| 题名 | Gum Metal基钛合金的室温压缩变形机制及热膨胀性能研究 |
| 作者 | 杨义 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-29 |
| 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 | 杨柯 |
| 关键词 | 亚稳β型钛合金 室温压缩 变形机制 热膨胀性能 |
| 其他题名 | Study on Room-temperature Compression Deformation Mechanisms and Thermal Expansion Property of Gum Metal-base Titanium Alloys |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | Gum Metal是一种多功能亚稳β型钛合金，其典型成分之一为Ti-23Nb-0.7Ta-2Zr-1.2O (mol.%)，它在冷变形后表现出的低膨胀性能使其具备了发展成为新型低膨胀合金的潜力。目前，均通过粉末冶金法制备该合金，合金的室温塑性变形机制尚无定论，对低膨胀性能的机理也缺乏清楚的认识。本文采用传统的熔炼法制备了以Gum Metal合金成分为基础的Ti-(22.4, 22.85, 24.5)Nb-0.7Ta-2Zr-1.4O (mol.%)合金，研究了其室温压缩塑性变形机制，并探讨了冷压态Ti-22.4Nb-0.73Ta-2Zr-1.34O合金独特热膨胀性能的机理。 Ti-22.4Nb-0.73Ta-2Zr-1.34O合金经过77%形变量的单向冷压后表现出了以下性能：显微硬度稍有升高，在垂直于压缩方向上，具有良好的拉伸塑性、高强度、非线弹性、超弹性，以及较低的弹性模量；其热膨胀性能具有明显的各向异性，300˚C以下，在垂直于压缩方向上具有低膨胀率，在平行于压缩方向上具有高膨胀率，这是织构的应力诱发α"马氏体（SIMα"）和β相在升温时的SIMα"→β转变和降温时的β→α"转变时晶格中原子位移方向的各向异性与正常的热膨胀相叠加的结果。在能够析出ω相的温度热处理会损害低膨胀性能，这一方面与织构的SIMα"的减少有关，另一方面是由于ω相的析出会提高残余SIMα"和β相的稳定性，阻碍SIMα"→β和β→α"转变。 Ti-22.4Nb-0.73Ta-2Zr-1.34O合金的室温压缩真应力-真应变曲线在弹性阶段之后依次出现应力平台、第一次应变硬化、应变软化和第二次应变硬化阶段（多峰应力振动），随着合金中Nb含量的升高，应力平台阶段消失，应变软化阶段缩短，应力软化值减小。多峰应力振动现象是在连续压缩变形过程中占主导地位的变形机制发生变化引起的：在应力平台，合金通过1/2<111>位错滑移、SIMα"和应力诱发ω（SIω）转变、{332}<113>β和{112}<111>β孪生等多方式变形机制变形；第一次应变硬化的主要原因是大量位错的塞积和缠结；应变软化主要是扭折变形引起的；第二次应变硬化则是由剪切变形造成的。随着Nb含量升高，{332}<113>β孪生、SIMα"和SIω转变，以及{112}<111>β孪生依次被抑制，位错滑移在所有合金的变形时均存在。 SIω转变和{112}<111>β孪生均需全位错分解成扩展位错，随着合金中Nb含量的升高，β相的稳定性和层错能升高，全位错的分解变得困难，而扩展位错的束集变得容易，导致SIω和{112}<111>β孪晶的特征均发生了变化：在Ti-22.4Nb-0.73Ta-2.0Zr-1.34O合金中，平直的SIω和{112}<111>β孪晶均独立存在；在Ti-22.85Nb-0.68Ta-1.94Zr-1.49O合金中，一部分SIω沿着{112}<111>β变形孪晶界形成；在Ti-24.5Nb-0.7Ta-2Zr-1.4O合金中，SIω转变完全被抑制，一部分{112}<111>β变形孪晶表现出连续的折尺状形貌，折尺状{112}<111>β变形孪晶可以通过螺位错的交滑移机制形成。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 122 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17224]  |
| 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 | 杨义. Gum Metal基钛合金的室温压缩变形机制及热膨胀性能研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2009. |
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