純鈦扭剪劇烈塑性變形機(jī)制與強(qiáng)韌化研究

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1、摘要摘要鈦及鈦合金因其具有低密度、優(yōu)異綜合性能、良好生物相容性等被廣泛應(yīng)用于汽車、航空、航天、生物醫(yī)學(xué)以及其它輕量化結(jié)構(gòu)制造中。但傳統(tǒng)成形工藝制備的純鈦或者鈦合金由于其較低的強(qiáng)度或韌性，很難做到力學(xué)性能的良好匹配，解決問題的一條技術(shù)途徑就是使用大塑性變形（63'）制備超細(xì)乃至納米結(jié)構(gòu)的鈦及鈦合金。扭轉(zhuǎn)剪切變形被認(rèn)為是累積塑性應(yīng)變效率最高的變形模式，其中涉及到純剪切和簡單剪切在累積塑性應(yīng)變和細(xì)化晶粒過程中的關(guān)鍵作用。論文通過試驗(yàn)研究、理論分析和模擬計(jì)算相結(jié)合的方法，針對純鈦扭轉(zhuǎn)剪切63'機(jī)制與強(qiáng)韌化工藝開展研究。首先開展了純鈦單扭、正反扭和拉扭組合基本變形模式的試驗(yàn)研究，然后針對純鈦扭轉(zhuǎn)

2、變形過程中的溫度影響進(jìn)行了分析，最后對純鈦和純鋁復(fù)合共擠下的橢圓截面螺旋等通道擠壓（(&6((）變形工藝進(jìn)行了討論。論文取得以下研究成果：（）獲得了室溫變形條件下純鈦單扭、正反扭和拉扭非比例加載路徑下的微觀組織和力學(xué)性能演變規(guī)律，分析討論了組合式扭轉(zhuǎn)剪切工藝過程的晶粒細(xì)化機(jī)制與變形改性機(jī)理，總結(jié)了多模式扭轉(zhuǎn)剪切變形過程中的位錯(cuò)演化路徑及其對純鈦大塑性變形改性的影響；（）獲得了熱力耦合作用下，純鈦扭轉(zhuǎn)變形組織的演化規(guī)律，分析了扭轉(zhuǎn)剪切變形對純鈦微觀組織?相形貌的調(diào)控作用，同時(shí)在變形過程中發(fā)現(xiàn)析出的?和?相與?相具有一定的位向關(guān)系。從而為組合式扭轉(zhuǎn)剪切變形的細(xì)晶穩(wěn)定化與力學(xué)性能強(qiáng)韌化提供參

3、考；（）研究了一種組合模式的擠壓扭轉(zhuǎn)橢圓截面螺旋等通道變形（(&6((）$O7L復(fù)合成形工藝，分析總結(jié)了純鈦和純鋁(&6((工藝過程中的變形損傷、力學(xué)性能演化和組織結(jié)構(gòu)演變過程，獲得了(&6((純鈦晶粒細(xì)化機(jī)制、位錯(cuò)演化路徑與強(qiáng)韌化改性途徑。關(guān)鍵詞純鈦；扭轉(zhuǎn)剪切；變形模式；微觀組織；力學(xué)性能；變形機(jī)制,西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文RQVWDELOL]DWLRQLQJUDLQUHILQHPHQWDQGVWUHQJWKHQLQJWRXJKHQLQJLQPHFKDQLFDOSURSHUWIRUFRPELQHGWRUVLRQDOVKHDUGHIRUPDWLRQ7KHFRPSRXQGIRUPL

4、QJWHFKQRORJRI$O7LLQDFRPELQHGWHQVLRQWRUVLRQGHIRUPDWLRQPRGHFDOOHGHOOLSWLFDOFURVVVHFWLRQVSLUDOHTXDOFKDQQHOH[WUXVLRQ(&6((LVVWXGLHGDQGWKHGHIRUPDWLRQGDPDJHHYROXWLRQRIPHFKDQLFDOSURSHUWDQGPLFURVWUXFWXUDOHYROXWLRQSURFHVVGXULQJ(&6((LQSXUHWLWDQLXPDQGSXUHDOXPLQXPDUHDQDO]HGDQGVXPPDUL]HGWKHJUDLQUHILQHPHQWP

5、HFKDQLVPGLVORFDWLRQHYROXWLRQSDWKDQGPRGLILHGPHWKRGRIVWUHQJWKHQLQJWRXJKHQLQJLQSXUHWLWDQLXPSURFHVVHGE(&6((DUHREWDLQHG.HZRUGV3XUHWLWDQLXPWRUVLRQDOVKHDUGHIRUPDWLRQPRGHVPLFURVWUXFWXUHPHFKDQLFDOSURSHUWLHVGHIRUPDWLRQPHFKDQLVPV,9本文主要成果與新見解本文主要成果與新見解闡明了單一扭轉(zhuǎn)、正反扭轉(zhuǎn)、拉扭組合三種非比例加載模式對純鈦組織和性能的影響規(guī)律，并揭示了三種模式下的位錯(cuò)演化

6、途徑以及對應(yīng)的斷口形貌的形成機(jī)理。結(jié)果表明純鈦單扭過程中存在軟、硬化現(xiàn)象，扭轉(zhuǎn)過程中的應(yīng)變加載路徑對純鈦的細(xì)晶機(jī)理和變形機(jī)制有很大影響。建立了熱力耦合作用下，扭轉(zhuǎn)變形對純鈦微觀組織和相形貌的調(diào)控方法，并總結(jié)了純鈦高溫扭轉(zhuǎn)變形過程中的位錯(cuò)演化路徑及其對應(yīng)的斷口形貌形成機(jī)理。結(jié)果表明純鈦在高溫扭轉(zhuǎn)變形過程中會有不同形貌的?相出現(xiàn)，并且在目錄目錄摘要,$EVWUDFW,,,本文主要成果與新見解9第章緒論引言鈦及鈦合金研究現(xiàn)狀及發(fā)展劇烈塑性變形工藝技術(shù)及發(fā)展63'工藝分類63'細(xì)晶機(jī)制63'晶界改性純鈦扭轉(zhuǎn)剪切變形與強(qiáng)韌化研究存在的問題本文選題背景及意義本文研究內(nèi)容與方法主要研究內(nèi)容主要研究方

7、法第章純鈦扭轉(zhuǎn)剪切變形研究基礎(chǔ)理論與方法引言扭轉(zhuǎn)剪切變形工藝基礎(chǔ)彈塑性變形物理基礎(chǔ)簡單剪切及其純剪切純鈦力學(xué)性能研究單軸拉伸試驗(yàn)顯微硬度試驗(yàn)微米壓痕試驗(yàn)純鈦微觀組織研究金相試驗(yàn)6(0試驗(yàn)(%6'試驗(yàn)7(0試驗(yàn)9,,西北工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文純鈦損傷斷裂研究損傷斷裂理論基礎(chǔ)掃描斷口分析本章小結(jié)第章扭轉(zhuǎn)剪切模式對純鈦塑性變形的影響引言純鈦單扭塑性變形分析力學(xué)性能分析數(shù)值模擬仿真微觀組織分析變形織構(gòu)分析位錯(cuò)結(jié)構(gòu)演化斷口掃描分析純鈦正反扭塑性變形分析