ZrTiAlV電場(chǎng)輔助熱處理-高壓扭轉(zhuǎn)及電場(chǎng)輔助擠壓組織與性能.pdf

1、鋯及鋯合金由于具有良好的抗輻照損傷性能和抗原子氧侵蝕性能，優(yōu)異的抗腐蝕性能和結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性，在抗交變溫度的工程精密零部件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是制作空間飛行器活動(dòng)構(gòu)件的理想材料。ZrTiAlV四元合金是具有優(yōu)異力學(xué)性能的鋯合金體系，但是由于強(qiáng)度很高，且熔煉過程中晶粒尺寸粗大造成其塑性變形能力很差、機(jī)械加工成形也較為困難，只能制備形狀簡(jiǎn)單的構(gòu)件，這極大的限制了它的工業(yè)應(yīng)用。
　　本文提出電場(chǎng)輔助熱處理結(jié)合高壓扭轉(zhuǎn)的ZrTiAlV合

2、金細(xì)晶處理工藝及電場(chǎng)輔助擠壓成形工藝，并確定了這兩種工藝的基本工藝過程及工藝條件。研究 ZrTiAlV合金在電場(chǎng)輔助熱處理-高壓扭轉(zhuǎn)和電場(chǎng)輔助擠壓條件下的微觀組織演變規(guī)律，及變形條件對(duì)對(duì)制品組織性能的影響，目的是細(xì)化 ZrTiAlV合金微觀組織，提高其塑性變形能力，改善其綜合力學(xué)性能。
　　采用鍛造開坯-電場(chǎng)輔助熱處理-高壓扭轉(zhuǎn)-電場(chǎng)輔助熱處理相結(jié)合的強(qiáng)變形工藝，研究 ZrTiAlV合金在不同工藝條件下的相和微觀組織演化規(guī)律。研究

3、600℃、700℃和800℃不同溫度電場(chǎng)輔助熱處理的鍛造開坯坯料在不同壓力(3GPa~5GPa)、不同扭轉(zhuǎn)圈數(shù)(1圈~2圈)高壓扭轉(zhuǎn)條件下微觀組織和相構(gòu)成的演變規(guī)律；研究高壓扭轉(zhuǎn)后，700℃和800℃不同溫度電場(chǎng)輔助熱處理?xiàng)l件下微觀組織的演變規(guī)律。在700℃電場(chǎng)輔助熱處理-5GPa高壓扭轉(zhuǎn)-800電場(chǎng)輔助熱處理的工藝條件下，獲得了晶粒尺寸在120μm左右的較為細(xì)小均勻的等軸形β相晶粒組織。
　　針對(duì)ZrTiAlV合金制品的后續(xù)工程

4、應(yīng)用，提出電場(chǎng)輔助擠壓成形工藝，研究電場(chǎng)輔助成形狀態(tài)下材料的變形行為、溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的分布規(guī)律。在800℃~850℃的較低溫度下、變形時(shí)流動(dòng)應(yīng)力小于28MPa的條件下，實(shí)現(xiàn)合金制品的近凈擠壓成形。邊緣位置強(qiáng)度由1580MPa降低至1185MPa，而延伸率提高至7.3％。采用有限元模擬方法，逆向推導(dǎo)了材料流動(dòng)應(yīng)力隨溫度的變化曲線，對(duì)47Zr-45Ti-5Al-3V合金環(huán)狀制品正反復(fù)合擠壓過程進(jìn)行了有限元模擬，得到了溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和應(yīng)變

5、場(chǎng)的分布規(guī)律。
　　研究ZrTiAlV合金強(qiáng)變形及熱處理過程中的相變過程、晶粒的破碎機(jī)制和位錯(cuò)的產(chǎn)生規(guī)律，分析強(qiáng)變形材料在加熱過程中晶粒的再結(jié)晶規(guī)律，探討ZrTiAlV合金電場(chǎng)輔助熱處理-高壓扭轉(zhuǎn)過程中晶粒的細(xì)化機(jī)制。
　　通過本文的研究，初步建立起電場(chǎng)輔助熱處理與高壓扭轉(zhuǎn)工藝相結(jié)合的ZrTiAlV合金晶粒細(xì)化工藝，從而有效細(xì)化 ZrTiAlV合金的晶粒尺寸，縮短熱處理時(shí)間，提高材料的塑性和韌性，保證合金具有良好的綜合力學(xué)性