本文關(guān)鍵詞：鋯鋁合金熱處理工藝及力學(xué)性能的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Zr系合金對(duì)于空間服役的活動(dòng)構(gòu)件而言是極其誘人的候選材料，但較低的強(qiáng)度限制了它的廣泛應(yīng)用。Zr3Al為面心立方結(jié)構(gòu)，具有良好的強(qiáng)度和塑形，熱中子吸收截面也較小。為了提高Zr系合金的性能，本文嘗試添加Al元素，通過包析反應(yīng)生成Zr3Al相來強(qiáng)化合金，然后再向鋯鋁二元合金中添加B和Nb元素來改善鋯鋁二元合金的性能。 Zr3Al是通過包析反應(yīng)Zr+Zr2Al→Zr3Al產(chǎn)生的。本文首先研究了Al含量為6%、7%、8%和9.0%的鋯鋁二元合金，通過不同的退火工藝并借助X射線衍射、金相組織觀察、維氏硬度測(cè)試、拉伸和壓縮等實(shí)驗(yàn)，找到了力學(xué)性能較為優(yōu)異的材料配比和退火工藝：Al含量為8%的鋯鋁二元合金經(jīng)過900℃-8h的退火熱處理，包析反應(yīng)轉(zhuǎn)變完成，只有Zr和Zr3Al兩相，且晶粒較為均勻，鋯鋁二元合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了713MPa，延伸率為3.92%。隨后本文向成分為81.9Zr-8.1Al的鋯鋁二元合金中添加了不同含量的B元素，并進(jìn)行不同的退火處理和相同的實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明：無論是鑄態(tài)還是經(jīng)過退火后的鋯鋁二元合金，添加微量的B都能夠顯著地細(xì)化合金的晶粒，使晶粒的尺寸下降一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，而且B元素的加入能很好地改善合金的力學(xué)性能，B含量為0.05g的合金經(jīng)過900℃-24h的退火處理后，包析反應(yīng)轉(zhuǎn)變完成，合金達(dá)到了較為理想的力學(xué)性能，抗拉強(qiáng)度為937MPa，延伸率為10.1%。最后本文向成分為81.9Zr-8.1Al的鋯鋁二元合金中添加了不同含量的Nb元素，同樣進(jìn)行不同的熱處理和相同的實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明，，Nb元素的加入能有效細(xì)化合金的組織，提高合金的硬度，但是本文中的退火熱處理未能達(dá)到發(fā)生包析反應(yīng)的目的，合金的力學(xué)性能也沒有發(fā)生明顯的改善，需要做進(jìn)一步研究。
【關(guān)鍵詞】：鋯鋁合金 退火 力學(xué)性能 包析反應(yīng) 金相組織
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG166.7;TG146.414
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 引言10-11
• 1.2 鋯的基本性質(zhì)11-13
• 1.2.1 鋯的結(jié)晶結(jié)構(gòu)與晶形11
• 1.2.2 鋯的物理及力學(xué)性能11-12
• 1.2.3 鋯的化學(xué)性質(zhì)12
• 1.2.4 鋯的耐腐蝕性12-13
• 1.2.5 鋯的核性能13
• 1.3 鋯合金的主要應(yīng)用13-14
• 1.3.1 鋯合金在核反應(yīng)堆中的應(yīng)用13
• 1.3.2 鋯合金在飛行器上的應(yīng)用13-14
• 1.4 鋯鋁合金的特點(diǎn)及研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4.1 鋯鋁合金金屬間化合物14-15
• 1.4.2 鋯鋁合金金屬間化合物 Zr3Al 的特點(diǎn)15-16
• 1.4.3 鋯鋁合金的研究現(xiàn)狀16
• 1.5 本文研究的意義和內(nèi)容16-19
• 1.5.1 本文研究的意義16-17
• 1.5.2 本文研究的內(nèi)容17-19
• 第2章 樣品制備及熱處理方案19-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)樣品及其成分配比19
• 2.3 合金鑄錠熔煉及試樣澆鑄19-21
• 2.4 片狀試樣加工21-22
• 2.5 金相實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.6 退火處理23
• 2.7 力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)23
• 2.8 維氏硬度測(cè)試23-24
• 2.9 本章小結(jié)24-25
• 第3章 鋯鋁二元合金25-48
• 3.1 鋁含量對(duì)鋯鋁二元合金金相的影響25-29
• 3.1.1 鋁含量對(duì)鑄態(tài)鋯鋁二元合金金相的影響25
• 3.1.2 鋁含量對(duì)退火后鋯鋁二元合金金相的影響25-29
• 3.2 退火溫度對(duì)鋯鋁二元合金金相的影響29-33
• 3.2.1 退火溫度對(duì)鋯鋁二元合金晶粒的影響30-31
• 3.2.2 退火溫度對(duì)鋯鋁二元合金顯微組織的影響31-33
• 3.3 保溫時(shí)間對(duì)鋯鋁二元合金金相的影響33-38
• 3.4 鋁含量對(duì)鋯鋁二元合金硬度的影響38-39
• 3.5 退火工藝對(duì)鋯鋁二元合金硬度的影響39-40
• 3.5.1 退火溫度對(duì)鋯鋁二元合金硬度的影響39-40
• 3.5.2 保溫時(shí)間對(duì)鋯鋁二元合金硬度的影響40
• 3.6 力學(xué)性能分析40-46
• 3.6.1 拉伸試驗(yàn)41-46
• 3.6.1.1 等時(shí)退火后鋯鋁二元合金的力學(xué)性能41-44
• 3.6.1.2 保溫時(shí)間對(duì)鋯鋁二元合金力學(xué)性能的影響44-45
• 3.6.1.3 鋯鋁二元合金最佳成分的選擇45-46
• 3.6.2 壓縮實(shí)驗(yàn)46
• 3.7 本章小結(jié)46-48
• 第4章 B 元素對(duì)鋯鋁二元合金的影響48-60
• 4.1 B 元素對(duì)鑄態(tài)鋯鋁二元合金組織的影響48-51
• 4.1.1 B 元素對(duì)鑄態(tài)鋯鋁二元合金晶粒的影響48-49
• 4.1.2 B 元素對(duì)鑄態(tài)鋯鋁二元合金顯微組織的影響49-51
• 4.2 退火狀態(tài)下 B 元素對(duì)鋯鋁二元合金組織的影響51-54
• 4.2.1 退火狀態(tài)下 B 元素對(duì)鋯鋁二元合金晶粒的影響51-52
• 4.2.2 退火狀態(tài)下 B 元素對(duì)鋯鋁二元合金顯微組織的影響52-54
• 4.3 B 元素含量和退火工藝對(duì)鋯鋁二元合金合金硬度的影響54-56
• 4.3.1 B 元素含量對(duì)合金硬度的影響54-55
• 4.3.2 退火對(duì)合金硬度的影響55-56
• 4.4 力學(xué)性能分析56-58
• 4.4.1 拉伸試驗(yàn)56-58
• 4.4.2 壓縮試驗(yàn)58
• 4.5 本章小結(jié)58-60
• 第5章 NB 元素對(duì)鋯鋁二元合金影響的探索60-65
• 5.1 NB 元素對(duì)鋯鋁二元合金金相的影響60-61
• 5.2 NB 元素對(duì)鋯鋁二元合金硬度的影響61-63
• 5.2.1 Nb 元素含量對(duì)鑄態(tài)鋯鋁二元合金硬度的影響62
• 5.2.2 退火對(duì)鑄態(tài)鋯鋁二元合金硬度的影響62-63
• 5.3 NB 元素對(duì)鋯鋁二元合金力學(xué)性能的影響63
• 5.4 本章小結(jié)63-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的研究任務(wù)與主要成果71-72
• 致謝72-73
• 作者簡(jiǎn)介73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：316995