β相稳定化元素对Ti-25.0Nb-1.5O（at.%）合金阻尼特性的影响研究

论文摘要

Snoek型高阻尼合金是一种基于点缺陷所引起的Snoek弛豫效应的高阻尼合金,其阻尼机制为:体心立方结构的合金在外应力作用下,固溶于八面体间隙位置的间隙原子在应力诱发作用下向其近邻间隙位置扩散,同时造成能量损耗。β-Ti合金是最具有应用前景的Snoek型高阻尼合金。保持稳定的β相结构（体心立方）是获得稳定Snoek阻尼效应最重要的前提条件,本文系统研究了共晶型（Mo、Zr）和共析型（Fe、Cr）β相稳定化元素对Ti-Nb-O合金的相稳定性、阻尼性能、动态力学性能、Snoek驰豫热力学参数的影响。Moeq和Bo /Md值的计算结果和XRD研究结果均表明:Mo、Fe较适宜作为Ti合金的β相稳定化元素。其中共晶型Mo元素的添加应控制在2.0-6.5at.%的范围,共析型Fe元素则应控制在3.0at.%以内。Ti-25.0Nb-1.5O（at.%）阻尼合金的阻尼峰峰值Q-1为0.03,添加β相稳定化元素后阻尼峰峰温上升、峰形拓宽、动态储能模量提高,但峰值Q-1下降,这与元素的种类和含量有关,共析型β相稳定化元素更容易导致Q-1显著下降;相比而言,共晶型β相稳定化元素含量较低时合金具有较好的阻尼特性与动态力学性能。β相稳定化元素的添加对Ti合金Snoek阻尼峰的激活能影响显著。当稳定化元素的原子半径较小且含量较高时,晶格常数显著减小,导致弛豫激活能急剧上升,阻尼特性趋于恶化。当稳定化元素的原子半径与Ti、Nb原子半径相差较小时,弛豫激活能会小幅上升,可改善合金的阻尼特性和动态力学性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 综述
• 1.2 高阻尼合金
• 1.2.1 高阻尼合金分类
• 1.2.2 应用和前景
• 1.3 Snoek 型高阻尼合金
• 1.3.1 Snoek 弛豫理论
• 1.3.2 Snoek 弛豫结构举例及其影响因素
• 1.3.3 β相钛合金
• 1.3.4 β相钛合金设计原理
• 1.4 Snoek 型高阻尼合金设计
• 1.4.1 设计思路
• 1.4.2 体系设计和选择
• 1.5 课题研究内容
• 第二章 实验
• 2.1 实验步骤
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 原材料处理
• 2.2.2 合金熔炼
• 2.2.3 热处理及机加工
• 2.2.4 试样制备及分析
• 第三章 共晶型β相稳定化元素对合金阻尼性能的影响
• 3.1 实验结果
• 3.1.1 X-ray 衍射图谱
• 3.1.2 阻尼性能
• 3.1.3 储能模量
• 3.2 β相结构及物相组成分析
• 3.2.1 原子结构对β相影响
• eq 当量计算'>3.2.2 Mo_eq当量计算
• 3.2.3 （?） /（?） 值
• 3.3 阻尼特性分析
• 3.3.1 物相组成对阻尼特性的影响
• 3.3.2 Mo 元素对阻尼特性影响
• 3.3.3 激活能对阻尼特性的影响
• 3.3.4 晶格畸变对阻尼特性的影响
• 3.3.5 Zr 添加对阻尼特性的影响
• 3.4 Mo、Zr 添加对动态力学性能的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 共析型β相稳定化元素对合金阻尼特性的影响
• 4.1 实验结果
• 4.1.1 X-ray 射线衍射图谱
• 4.1.2 阻尼性能
• 4.1.3 储能模量
• 4.2 β相结构及物相组成
• 4.2.1 原子结构对β相影响
• eq 计算结果分析'>4.2.2 Mo_eq计算结果分析
• 4.2.3 （?） /（?） 值
• 4.3 阻尼特性分析
• 4.3.1 物相组成对阻尼特性的影响
• 4.3.2 Fe 元素对阻尼特性的影响
• 4.3.3 激活能对阻尼特性的影响
• 4.3.4 Cr 元素添加对阻尼特性的影响
• 4.4 Fe、Cr 添加对动态力学性能的影响
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢