烧结TiH 2 制备钛合金的动力学研究及其微观结构的演变
发布时间：2023-04-26 00:48
在钛合金中,Ti-6Al-4V合金以优良的性能受到广泛关注,并成为使用率最高的钛合金,但又受限于高昂的制造成本而没能实现民用普及。目前,钛合金发展的主要挑战在于新工艺、新技术和低成本。本论文主要通过对目前生产钛合金采用的原材料纯钛粉末进行替换,选用成本低廉的TiH2粉末。添加其他元素粉末使用真空烧结制备了Ti-6Al-4V合金和Ti-13Nb-13Zr合金。并对其真空烧结过程中的脱氢反应进行动力学计算,从理论上得到各阶段的脱氢反应活化能,提出了TiH2-6Al-4V体系真空烧结制备Ti-6Al-4V合金的脱氢反应模型。对得到的合金样品利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)对样品物相和微观形貌进行了表征。TiH2-6Al-4V体系脱氢真空烧结制备Ti-6Al-4V合金脱氢过程中,各阶段反应活化能及对应的相变过程分别为:350℃到365℃时,ε-Ti(FCT)转变为δ-Ti(FCC)的活化能为21.26kJ/mol;395℃至430℃时,δ-Ti(FCC)转变为γ-Ti(FCT)的活化能为157.5...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 钛粉末冶金发展现状及其应用
1.2.1 钛粉末冶金的制造工艺及其制品特点
1.2.2 钛粉末冶金的应用概述
1.3 氢化钛(TiH2)及其发展现状
1.3.1 Ti-H相图分析
1.3.2 氢化钛(TiH2)的脱氢机理及其动力学研究进展
1.3.3 氢化钛(TiH2)的的应用概述
1.4 氢化钛(TiH2)制备钛合金的发展现状
1.4.1 氢化钛(TiH2)制备钛合金的优势
1.4.2 氢化钛(TiH2)制备钛合金的应用概述
1.5 本文的研究目的及内容
第二章 实验方法
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 实验流程
2.2.1 基本工艺路线
2.2.2 Ti-6Al-4V合金制备实验步骤
2.2.3 Ti-13Nb-13Zr合金制备实验步骤
2.3 材料的性质表征
2.3.1 差示扫描量热法
2.3.2 压坯尺寸及密度测量
2.3.3 烧结样品尺寸及密度测量
2.3.4 X射线衍射
2.3.5 金相试样制备方法
2.3.6 扫描电子显微镜
2.4 动力学计算方法
第三章 TiH2-6Al-4V体系脱氢动力学分析
3.1 引言
3.2 TiH2-6Al-4V体系热分析
3.3 TiH2-6Al-4V体系脱氢动力学计算
3.3.1 TiH2-6Al-4V体系真空度曲线优化
3.3.2 TiH2-6Al-4V体系反应速率计算
3.3.3 TiH2-6Al-4V体系Arrhenius方程
3.4 TiH2-6Al-4V体系脱氢模型
3.5 TiH2-6Al-4V体系烧结工艺优化
3.6 本章小结
第四章 TIH2粉末冶金法制备Ti-6Al-4V合金的致密化及微观结构探究
4.1 引言
4.2 Ti-Al-V三元相图分析
4.3 Ti-6Al-4V合金致密化及微观结构探究方法
4.4 压坯密度对合金致密化的影响
4.5 升温速率对合金致密化及微观结构的影响
4.5.1 升温速率对合金致密化的影响
4.5.2 升温速率对合金微观结构的影响
4.6 保温时间对合金致密化及微观结构的影响
4.6.1 保温时间对合金致密化的影响
4.6.2 保温时间对合金微观结构的影响
4.7 纯Ti和TiH2粉末合金的致密化及微观结构探究
4.7.1 纯Ti和TiH2粉末制备合金致密度对比
4.7.2 纯Ti和TiH2粉末制备合金微观结构对比
4.8 Ti-6Al-4V合金相变及合金化模型
4.9 本章小结
第五章 TiH2粉末冶金法制备Ti-13Nb-13Zr合金
5.1 引言
5.2 烧结工艺的制定
5.2.1 氢化钛(TiH2)及氢化锆(ZrH2)的脱氢原理
5.2.2 Ti-13Nb-13Zr合金烧结曲线
5.3 Ti-13Nb-13Zr合金密度及形貌分析
5.3.1 烧结坯体密度分析
5.3.2 Ti-13Nb-13Zr合金形貌分析
5.3.3 Nb、Zr元素在Ti-13Nb-13Zr合金中的作用
5.4 Ti及Zr的同素异构转变及XRD结果分析
5.5 TiH2-13Nb-13ZrH2体系脱氢动力学计算
5.5.1 TiH2-13Nb-13ZrH2体系脱氢速率计算
5.5.2 TiH2-13Nb-13ZrH2体系Arrhenius方程
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 结论
6.2 论文创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
附录B 压坯及合金密度表
本文编号：3801397
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 前言
1.2 钛粉末冶金发展现状及其应用
1.2.1 钛粉末冶金的制造工艺及其制品特点
1.2.2 钛粉末冶金的应用概述
1.3 氢化钛(TiH2)及其发展现状
1.3.1 Ti-H相图分析
1.3.2 氢化钛(TiH2)的脱氢机理及其动力学研究进展
1.3.3 氢化钛(TiH2)的的应用概述
1.4 氢化钛(TiH2)制备钛合金的发展现状
1.4.1 氢化钛(TiH2)制备钛合金的优势
1.4.2 氢化钛(TiH2)制备钛合金的应用概述
1.5 本文的研究目的及内容
第二章 实验方法
2.1 实验原料与设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验设备
2.2 实验流程
2.2.1 基本工艺路线
2.2.2 Ti-6Al-4V合金制备实验步骤
2.2.3 Ti-13Nb-13Zr合金制备实验步骤
2.3 材料的性质表征
2.3.1 差示扫描量热法
2.3.2 压坯尺寸及密度测量
2.3.3 烧结样品尺寸及密度测量
2.3.4 X射线衍射
2.3.5 金相试样制备方法
2.3.6 扫描电子显微镜
2.4 动力学计算方法
第三章 TiH2-6Al-4V体系脱氢动力学分析
3.1 引言
3.2 TiH2-6Al-4V体系热分析
3.3 TiH2-6Al-4V体系脱氢动力学计算
3.3.1 TiH2-6Al-4V体系真空度曲线优化
3.3.2 TiH2-6Al-4V体系反应速率计算
3.3.3 TiH2-6Al-4V体系Arrhenius方程
3.4 TiH2-6Al-4V体系脱氢模型
3.5 TiH2-6Al-4V体系烧结工艺优化
3.6 本章小结
第四章 TIH2粉末冶金法制备Ti-6Al-4V合金的致密化及微观结构探究
4.1 引言
4.2 Ti-Al-V三元相图分析
4.3 Ti-6Al-4V合金致密化及微观结构探究方法
4.4 压坯密度对合金致密化的影响
4.5 升温速率对合金致密化及微观结构的影响
4.5.1 升温速率对合金致密化的影响
4.5.2 升温速率对合金微观结构的影响
4.6 保温时间对合金致密化及微观结构的影响
4.6.1 保温时间对合金致密化的影响
4.6.2 保温时间对合金微观结构的影响
4.7 纯Ti和TiH2粉末合金的致密化及微观结构探究
4.7.1 纯Ti和TiH2粉末制备合金致密度对比
4.7.2 纯Ti和TiH2粉末制备合金微观结构对比
4.8 Ti-6Al-4V合金相变及合金化模型
4.9 本章小结
第五章 TiH2粉末冶金法制备Ti-13Nb-13Zr合金
5.1 引言
5.2 烧结工艺的制定
5.2.1 氢化钛(TiH2)及氢化锆(ZrH2)的脱氢原理
5.2.2 Ti-13Nb-13Zr合金烧结曲线
5.3 Ti-13Nb-13Zr合金密度及形貌分析
5.3.1 烧结坯体密度分析
5.3.2 Ti-13Nb-13Zr合金形貌分析
5.3.3 Nb、Zr元素在Ti-13Nb-13Zr合金中的作用
5.4 Ti及Zr的同素异构转变及XRD结果分析
5.5 TiH2-13Nb-13ZrH2体系脱氢动力学计算
5.5.1 TiH2-13Nb-13ZrH2体系脱氢速率计算
5.5.2 TiH2-13Nb-13ZrH2体系Arrhenius方程
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 结论
6.2 论文创新点
6.3 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文
附录B 压坯及合金密度表
本文编号：3801397
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