Ti6Al4V和工业纯钛表面纳米化与性能研究

论文题目: Ti6Al4V和工业纯钛表面纳米化与性能研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 邱诗龙

导师: 任瑞铭,陈春焕

关键词: 工业纯钛,表面纳米化,热稳定性,残余应力,疲劳强度

文献来源: 大连交通大学

发表年度: 2005

论文摘要: 纳米材料结构的特殊性使其在机械、物理和化学性能等方面具有明显不同于常规材料的优异性能。材料的失稳多始于表面,所以只要在材料上制备出一定厚度的纳米结构表层,即实现表面纳米化,就可以通过表面组织和性能的优化提高材料的整体性能和服役行为。因此,表面纳米化是纳米材料领域最有实际应用前景的技术之一。本研究采用工业上常用的抛丸机,通过适当改进设备及调整工艺参数,实现了工业纯钛和Ti6A14V的高能喷丸表面纳米化。通过X-射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等,对高能喷丸表面纳米化后Ti6A14V样品的微观组织进行了分析,结果得出,表面纳米化后表层的晶粒尺寸为20nm左右,组织中α和β两相的纳米化进程中,先是α相的纳米化,β相需要更大的能量和更长的时间才能实现其纳米化。对表面纳米化后的工业纯钛进行了热稳定性研究,结果表明,经过高能喷丸处理所获得的表层纳米晶在450℃开始明显长大,退火温度再升高,晶粒进一步长大。但即使在500℃退火,表层晶粒也比心部原始晶粒细小。用工业纯钛研究了高能喷丸表面纳米化对疲劳性能的影响,从显微组织、硬度、残余应力和疲劳断口等方面对比分析了高能喷丸和普通喷丸提高工业纯钛疲劳性能的效果,试验结果表明,高能喷丸和普通喷丸处理都能提高工业纯钛的疲劳性能,高能喷丸处理可以使疲劳强度提高12%,普通喷丸处理后提高的幅度为18%。经疲劳断口分析发现,高能喷丸样品疲劳源处存在一定程度的机械损伤,因此高能喷丸表面纳米化比普通喷丸处理后材料的疲劳强度没有进一步提高。

论文目录:

第一章绪论

1．1 纳米材料和制备方法

1．1．1 纳米科技与纳米材料

1．1．2 纳米材料的制备和表面纳米化

1．2 金属表面纳米化

1．2．1 实现表面纳米化的三种途径

1．2．2 金属表面纳米化技术的应用前景

1．2．3 金属表面纳米化的研究现状

1．3 课题的背景和意义

第二章实验及方法

2．1 实验材料及预处理

2．2 实验及方法

2．2．1 纳米化喷丸

2．2．2 XRD分析

2．2．3 扫描电镜显微组织观察

2．2．4 透射电镜微观组织观察

2．2．5 显微硬度测量

2．2．6 工业纯钦纳米晶组织的稳定性实验

2．2．7 应力测试

2．2．8 疲劳实验

第三章 Ti6A14V的表面纳米化

3．1 经不同时间喷丸后的 X射线衍射结果

3．2 扫描电镜(SEM)显微组织观察结果

3．3 透射电镜(TEM)微观组织观察结果

3．3．1 Ti6A14V高能喷丸120min的 TEM分析

3．3．2 Ti6A14V高能喷丸480min的 TEM分析

本章小结

第四章工业纯钦纳米晶组织的稳定性研究

4．1 光镜显微组织观察结果

4．2 扫描电镜(SEM)显微组织观察结果

4．3 沿层深的显微硬度分布

4．4 透射电镜(TEM)微观组织观察结果

本章小结

第五章工业纯钦表面纳米化处理后残余应力分析

5．1 实验结果

5．2 误差分析

本章小结

第六章高能喷丸表面纳米化对工业纯钦疲劳性能的影响

6．1 微观组织

6．2 表层硬度

6．3 疲劳实验结果

6．4 疲劳实验的断口分析

6．5 普通喷丸和高能喷丸对疲劳性能的影响对比分析

本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

发布时间: 2005-10-26

参考文献

[1].微弧氧化制备Ti6Al4V生物薄膜的工艺研究[D]. 孙茂坚.江苏大学2009
[2].Ti6Al4V表面生物活性膜的制备与性能研究[D]. 周明龙.南京理工大学2010
[3].激光气体氮化提高Ti6Al4V合金/生物陶瓷界面结合强度的研究[D]. 王嫒.天津大学2005
[4].电参数及纳米SiC颗粒对Ti6Al4V微弧氧化膜层的影响[D]. 杨昆昆.太原理工大学2013
[5].磁控溅射法在Ti6Al4V基体上制备HA/YSZ梯度复合涂层的性能研究[D]. 施秋萍.江苏大学2006
[6].基于选择性激光熔化技术的Ti6Al4V多孔结构力学性能研究[D]. 王海亮.重庆大学2017

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