| 题名 | 脉冲电流及应力作用下材料的微观结构演变及力学性能的研究 |
| 作者 | 崔静萍 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-28 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 李斗星 |
| 关键词 | 脉冲电流 TiAl合金 魏氏体组织 β-Ti合金 原位拉伸 非线弹性 |
| 其他题名 | Microstructure Evolution and its Mechanical Properties of Materials under the Electric Current Pulse and Stress |
| 学位专业 | 材料物理与化学 |
| 中文摘要 | 材料的力学性能与材料的微观结构密切相关，因而用新的处理方法和分析手段来制备新材料并充分挖掘性能优异的材料本质，仍然是人们研究热点。本论文工作着重研究和探讨脉冲电流及应力作用下材料的微观结构演变及力学性能。主要包括两个方面：一方面研究了单脉冲电流作用下传统材料——铸态TiAl合金的微观结构演变及力学性能；另一方面在透射电镜下形变时，原位观察了一种具有潜在医用价值的新型材料——β-Ti合金，并分析了其弹性形变的实质。主要结果如下： 铸态Ti-47Al-2Cr-2Nb-0.15B（at.%）样品是由晶团尺寸大约在1000mμ，片层厚度为250nm的全片层组织组成。经脉冲电流处理后，显微组织发生了明显的变化，得到了一种全魏氏体组织。在原始的晶团中形成了细小的取向不同的亚晶团，亚晶团尺寸在5-30mμ之间。在升温过程中，生成的α相沿着γ的四个等价的{111}面形核。因而， 亚晶团片层互相交叉，并且所成的角度与处理前γ相的{111}面之间夹角相等。所以在形变过程中，如果力轴方向相对于一个亚晶团中的片层为硬取向时，则对其相邻的亚晶团片层来说为软取向。因而在形变过程中亚晶团之间互相协调运动，使得材料具有良好的室温塑性。而且在魏氏体组织中，片层的平均厚度很小，γ/α2相界面和γ/γ真孪晶界面占的比例很高，这种结构特征有利于提高材料的抗蠕变性能。 脉冲电流处理以后，样品的室温拉伸塑性由原来的0.6%提高到3.1%，其良好的室温塑性与形变时可以产生大量的孪晶密切相关。形变中γ-TiAl中产生了两种形变孪晶：一种是平行于原始的γ/α2界面的P型形变孪晶，另一种是在γ片内形成的与之成一定角度的Q型孪晶。而且魏氏体组织中，形变孪晶仍以最常见的非均匀机制形核，即形成于片层的界面、畴界等缺陷处。通过1/6<11-2]的Shockley不全位错在连续的{111}γ面上的滑移来实现。发现形变孪晶既可以穿过魏氏体组织中的γ/γ界面又可以穿过γ/α2界面,因此有益于样品塑性的提高。 利用透射电镜下原位拉伸对比研究锻态Ti-24Nb-4Zr-7.6Sn和Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金的形变行为。该种合金不仅具有较低的杨氏模量，良好的生物相容性和抗蚀性，还具有超弹性和高强度的统一性，是一种极具潜力的医用材料。相稳定性差的Ti-24Nb-4Zr-7.6Sn合金，弹性形变阶段的初期，形成了大量可回复的晶格扭曲和柏氏矢量为1/2<110>{110}的位错偶，这与弹性形变初期阶段的非线弹性行为密切相关。在弹性形变阶段的末期，形成了具有部分可回复性的马氏体，这与应力应变曲线的双屈服特征相对应。而相稳定性较好的Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn合金，在弹性形变阶段，没有马氏体相产生，其非弹线性与该阶段发生的晶格畸变密切相关；卸载时，该畸变又可以回复。研究结果表明，体积模量和相稳定性的差异是导致其弹性形变阶段有截然不同表现的原因。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 123 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17015]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 崔静萍. 脉冲电流及应力作用下材料的微观结构演变及力学性能的研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2008. |
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