bck

收藏本站

内生Ti基非晶复合材料制备及室温力学性能研究

【摘要】:非晶合金,由于其短程有序、长程无序的结构特点,因此具有了一系列优异的机械特性和物理特性,被认为是一种潜在的结构材料因而被广泛研究。但是,非晶合金在室温受载后易发生局域剪切所致的脆性断裂,特别是在单轴拉伸时几乎没有任何塑性,这很大程度上限制了其潜在的工程应用。为了克服这个缺点,微米级尺寸的晶体相被引入到非晶基体中阻碍剪切带的失稳扩展,从而提高了塑性,也即内生非晶复合材料。目前已经有许多Ti基、Zr基非晶复合材料被开发和研究,但大部分的工作都集中在研究枝晶相的体积分数和尺寸形貌对非晶复合材料力学性能的影响。然而,已有的实验结果发现非晶复合材料的宏观力学性能还与其枝晶和非晶两相的本征力学性能相关;同时,宏观上应变软化现象的存在导致非晶复合材料拉伸软化,这极大程度地限制了这类内生非晶复合材料的应用潜力。因此,研究非晶复合材料本征力学性质和宏观力学性能之间的关联,不仅具有重要的科学意义,而且蕴含着潜在的工程应用价值。基于此,本文利用铜模铸造法制备了一系列室温塑性优异的Ti基和Cu基非晶复合材料。通过低模量元素和过渡族金属元素的添加有效地调控了非晶复合材料中两相的本征力学性质,从而优化了非晶复合材料的宏观力学性能。同时,通过纳米压痕和超声共振法系统地研究了非晶复合材料中枝晶和非晶两相的本征力学性质,并且讨论了非晶复合材料本征力学性质和宏观力学性能之间的关联性。主要结论如下:(1)通过在Ti_(47)Zr_(25)Nb_6Cu_5Be_(17)非晶复合材料中添加低模量元素Sn,研究了低模量元素对Ti基非晶复合材料宏观力学性能的影响。结果发现:Sn元素分布于枝晶和非晶两相当中,明显改变了两相的本征力学性质;Sn元素的添加并没有显著地改变枝晶相的平均尺寸和体积分数;Sn元素添加超过3 at.%时会导致Zr_5Sn_3金属间化合物的析出,显著降低非晶复合材料的压缩塑性;随着Sn元素含量的增加,非晶复合材料屈服强度逐渐降低;基于以上结果,提出通过低模量元素添加改变两相本征力学性质来调控非晶复合材料宏观力学性能的设计思路。(2)系统研究了Ti_(45)Zr_(25)Nb_6Sn_2Cu_5Be_(17)非晶复合材料不同应变速率下的应力应变响应和剪切带扩展行为。结果发现:Ti_(45)Zr_(25)Nb_6Sn_2Cu_5Be_(17)非晶复合材料具有负应变率敏感性,即加载应变速率越大,其屈服强度和压缩塑性越低。主要可归结于大应变速率下,绝热剪切导致了更加明显的热效应,从而使得非晶基体发生剪切软化并降低了临界剪切应力,最终使得屈服强度下降;而在小应变速率下,枝晶相剪切带韧性高于非晶基体,使枝晶相可以阻碍和稳定剪切带的扩展;二次剪切带的扩展模式明显决定了Ti_(45)Zr_(25)Nb_6Sn_2Cu_5Be_(17)非晶复合材料的压缩塑性。基于以上结果,合理解释了非晶复合材料中剪切带扩展行为对其宏观力学性能的影响机理。(3)通过利用过渡族金属Ni、Co和Fe元素替代Ti_(45)Zr_(25)Nb_6Sn_2Cu_5Be_(17)非晶复合材料中Cu元素,系统研究了本征力学性质对非晶复合材料宏观压缩力学性能的影响机理。结果发现:过渡族金属元素主要分布在基体中并显著地改变了基体的本征力学性质,而枝晶相的平均尺寸和体积分数没有随之发生明显改变;非晶复合材料的屈服强度明显地由非晶基体屈服强度所决定;增加枝晶相平均应力集中因子可以促进剪切带多重萌生并稳定其扩展,进而提高非晶复合材料的压缩塑性。基于此,提出了非晶复合材料增塑的设计准则,即调控非晶与枝晶两相杨氏模量使其弹性匹配。这一准则和目前已有的Ti基、Zr基等体系非晶复合材料的实验数据相一致,从而说明该准则的普适性和适用性。(4)系统研究了Ti基非晶复合材料中两相本征力学性质对宏观拉伸力学性能的影响。结果发现:非晶复合材料的拉伸塑性与泊松比没有直接关系;当枝晶相和非晶两相杨氏模量匹配时,非晶复合材料具有超过8%的拉伸塑性;枝晶相剪切模量越低,非晶复合材料加工硬化能力越强,其主要原因是枝晶相剪切模量越低,变形过程中界面处累积的应力会通过枝晶内位错滑移而耗散,使非晶基体中避免了剪切带过早萌生所导致的剪切软化行为。基于此,提出了设计高强高塑非晶复合材料的新思路:通过合金化方法,降低枝晶的剪切模量和杨氏模量,使其具有更好的塑性变形能力。

下载App查看全文

(如何获取全文? 欢迎:、、)

支持CAJ、PDF文件格式


【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 朱建宇;冯捷敏;郭战胜;;锂离子电池电极中锂枝晶的实时原位观测[J];储能科学与技术;2015年01期
2 王贻青;;灰铸铁的凝固[J];现代铸铁;1987年01期
3 喻秋平,周尧和;凝固条件对钢锭中沟槽偏析影响的研究[J];航空学报;1988年07期
4 范志康;王贻青;黄惠松;刘今成;;对灰铸铁中D型石墨的评价[J];铸造技术;1988年06期
5 王岳;锌枝晶的抑制剂[J];有色冶炼;1989年03期
6 江维岭;王蔼茹;;横向铸锭中的“光亮晶粒”[J];铝加工;1989年06期
7 杨鲁岩;李双明;高卡;钟宏;傅恒志;;铝合金中孪生枝晶的研究进展[J];稀有金属材料与工程;2015年07期
8 陈瑞;许庆彦;柳百成;;基于元胞自动机方法的定向凝固枝晶竞争生长数值模拟[J];物理学报;2014年18期
9 蔡玉林;郑运荣;;铸造镍基高温合金枝晶间强化机理的研究[J];航空学报;1978年03期
10 何志明;张斌;;枝晶腐蚀低倍检验在连铸坯质量控制中的应用[J];梅山科技;2014年04期
11 牛建平;陈福义;张金生;;银铜枝晶的生长及其表面增强拉曼散射[J];贵金属;2012年02期
12 梁超伦;赵文霞;杨贤锋;吴明娒;;三维TiO_2枝晶中二级分枝的取向特征[J];电子显微学报;2011年02期
13 许庆太;李吉东;孙中强;;枝晶腐蚀低倍检验在连铸生产中的应用[J];物理测试;2011年06期
14 郭大勇,杨院生,童文辉,花福安,程根发,胡壮麒;电磁驱动熔体流动与枝晶变形断裂模拟[J];金属学报;2003年09期
15 徐锦锋,袁森,翟秋亚,魏兵,来增义,王俊奇,曾达莉;工艺因素对球铁中奥氏体枝晶数量和形态的影响[J];热加工工艺;1998年01期
16 焦育宁,刘清民,杨院生,葛云龙,胡壮麒;流体受迫流动下的柱状枝晶非对称生长[J];材料工程;1993年07期
17 安阁英;刘立新;;胞晶—枝晶转变理论的实验验证[J];金属科学与工艺;1986年02期
18 何志明;张斌;;枝晶腐蚀低倍检验技术在连铸生产质量控制中的应用[J];宝钢技术;2014年06期
19 杨初斌;罗宁;张小联;韩宝军;;定向凝固含Y镁合金的枝晶形态及微观组织[J];稀有金属材料与工程;2017年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱建宇;冯捷敏;郭战胜;;锂离子电池电极中锂枝晶的实时原位观测[A];第一届全国储能科学与技术大会摘要集[C];2014年
2 冯科;韩志伟;罗利华;毛敬华;王勇;丁永立;;连铸三维宏观传输模型-枝晶凝固微观特性的耦合研究[A];连铸二次冷却技术交流会论文汇编[C];2005年
3 苏志坚;陈进;中岛敬治;赫冀成;;线性电磁搅拌下低碳钢凝固过程枝晶破碎准则[A];第七届(2009)中国钢铁年会论文集(上)[C];2009年
4 和优锋;邢书明;谢水生;黄国杰;程雷;付垚;;斜坡预结晶法制备非枝晶半固态组织形成机理探讨[A];中国有色金属学会合金加工学术委员会2008学术年会论文集[C];2008年
5 柳洋波;佟倩;孙齐松;丁宁;温娟;;一种齿轮钢连铸坯枝晶显示方法[A];“第十届中国钢铁年会”暨“第六届宝钢学术年会”论文集[C];2015年
6 杨诚;崔晓亚;张哲旭;;可应用于激光烧蚀应用的基于分形银枝晶填料的银浆技术[A];中国化学会第30届学术年会摘要集-第四十一分会:纳米材料与器件[C];2016年
7 刘艳云;张东;;石墨烯枝晶的动力学形成过程及其在柔性储能电极方面的应用[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年
8 徐锦锋;扬帆;翟秋亚;;工业球墨铸铁中晕圈枝晶的形成条件[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
9 黄剑;马大衍;徐可为;;硅基银枝晶的制备及其SERS性能研究[A];中国真空学会2014学术年会论文摘要集[C];2014年
10 刘丁铭;朱正旺;李正坤;张龙;付华萌;李宏;张宏伟;王爱民;张海峰;;利用Ti6Al4V制备内生枝晶相非晶复合材料及性能研究[A];第十一届中国钢铁年会论文集——S12.非晶合金[C];2017年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 翟海民;内生Ti基非晶复合材料制备及室温力学性能研究[D];西北工业大学;2017年
2 邱日;铜基体微纳米金属枝晶的制备、润湿性及其防腐性能的研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
3 宇红雷;定向凝固晶粒竞争生长行为研究[D];西北工业大学;2015年
4 东青;Al-Cu合金定向凝固过程中的形态演化[D];上海交通大学;2011年
5 汪明月;α-Mg枝晶凝固微观组织三维形貌研究[D];清华大学;2011年
6 杜立飞;复杂条件下金属凝固过程的相场方法模拟研究[D];西北工业大学;2014年
7 郑文健;Al-Cu合金焊接熔池凝固枝晶动态生长机制的相场研究[D];哈尔滨工业大学;2014年
8 张莉;含Hf铸造钛铝基合金组织细化及其机制研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
9 徐小龙;过冷二元合金凝固组织演化及晶粒细化机制研究[D];西北工业大学;2016年
10 李发国;亚共晶铝铜合金凝固组织演变及其形貌形成机理的同步辐射研究[D];上海交通大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴仁飞;铂中空纳米枝晶的类酶活性探索及其在伤口感染中的应用研究[D];苏州大学;2018年
2 李硕;半固态球状枝晶形成过程的相场法数值模拟[D];南昌航空大学;2015年
3 易小军;金铂合金纳米枝晶的交流电沉积机理及其在甲酸催化氧化中的应用[D];湖南大学;2014年
4 刘丁铭;内生枝晶相Ti基非晶复合材料的设计与制备研究[D];东北大学;2014年
5 张英杰;静磁场对纯物质过冷熔体中枝晶生长动力学的影响[D];东北大学;2012年
6 赵飞;锌酸钙制备方法和生成机制及锌枝晶的研究[D];郑州大学;2010年
7 崔晓亚;三维分形银枝晶的可控制备及银浆应用研究[D];清华大学;2015年
8 刘骏;超细Pt纳米枝晶材料的可控制备及其多功能性能研究[D];上海大学;2015年
9 郭文君;季铵盐抑制锂枝晶的研究[D];华东理工大学;2017年
10 张辛健;基于LBM算法耦合流场的枝晶相场模型[D];兰州理工大学;2014年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 许庆太 孙中强 隋晓红 朴志民;[N];世界金属导报;2014年
2 宋景欣 何志明;[N];世界金属导报;2014年
3 北青;[N];中国矿业报;2016年
4 张开钧 摘译;[N];中国冶金报;2006年
5 记者 衣春翔;[N];黑龙江日报;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978


{bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育app}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育}| {bcksports}| {bck官网}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育}| {bckbet}| {bcksports}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bck体育}| {bckbet}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bcksports}| {bck官网}| {bck}| {bck体育官网}| {bcksports}| {bck体育下载}| {bck体育app}| {bckbet}|
{uc8}| {uc8体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐城}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8老虎机}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {uc8彩票}| {uc8}| {uc体育}| {UC体育}| {UC8娱乐城}| {uc8}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {uc8}| {uc体育}| {uc8体育}| {UC体育}| {uc8官网}| {uc8老虎机}| {UC8娱乐}| {UC8娱乐城}|