学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

顺磁性元素改善因瓦合金性能研究

作　者: 王超
导　师: 袁守谦
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 材料学
关键词: Fe-Ni因瓦合金顺磁性磁致伸缩膨胀性能退火孪晶显微硬度细晶强化
分类号: TG132
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
下　载: 11次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

高强度低膨胀合金(High Strength Low Thermal Expansion, HSLTE)克服了传统Fe-Ni低膨胀合金强度较低的问题而具有较高的强度和低的膨胀系数，使其应用得到扩展。如何兼顾这两种性能，把功能材料作为特殊结构材料使用，成为研究者所关注的研究方向。本课题研究以金属膨胀相关理论和细晶强化为主的综合强化方法为基础，选择具有细化晶粒作用的顺磁性合金元素，结合Factsage热力学软件计算的Fe-Ni-X相图，研究控制Fe-Ni因瓦合金线膨胀系数、合金的强度和组织稳定性相匹配的关键环节，提高合金性能。实验研究是通过全程气氛保护熔炼、锻打成型以及热处理等工艺制备试样，在对试样膨胀性能、显微硬度以及组织检测、XRD衍射物相分析的基础上，研究对因瓦合金性能影响的因素，为制定合理的熔炼工艺和强化处理路线提供基础支持。(1)对基体平均线膨胀系数的影响，单元素的次序为W、Nb和Mo，合金化后试样的平均线膨胀系数相对于未合金化试样分别提高的幅度约50%、50%和110%左右；二元合金W+Mo和W+Nb合金化后试样的平均线膨胀系数相对于未合金化试样提高了62.5%，而Mo+Nb对基体的平均线膨胀系数的影响就相对较大，增加了125%。除Mo和Mo+Nb合金化的平均线膨胀系数超出标准外，其余均符合要求，并根据合金化元素的质量磁化系数，依据磁致伸缩理论对基体膨胀性能的影响因素进行了定性的分析。(2)对基体晶粒尺寸的影响，合金化后基体金属的晶粒尺寸相对于未合金化试样16.7μm的晶粒尺寸均有较大的减小。其中单元素W、Mo、Nb合金化，高含量的W和Nb对晶粒大小的影响相当，分别为5.0μm、5.3μm，其次是高含量的Mo和低含量的Nb，分别为6.3μm、6.7μm，最次的是低含量的W，为10.0μm；二元W+Mo、W+Nb、Mo+Nb合金化，其中W+Nb和Mo+Nb对晶粒大小的影响相当，分别为4.8μm、4.5μm，其次是W+Mo，为7.69μm。(3)对基体显微硬度的影响，Nb和Mo合金化对显微硬度HV0.2的影响较大，其中高含量Nb的HV0.2显微硬度值为172.6，相对与未合金化试样128.4的显微硬度值提高了36.0%，低含量的Nb和Mo的显微硬度相当，HV0.2在163左右，最次是W元素，其显微硬度值HV0.2在150左右，但也有提高了12.7%；对二元合金化，W+Nb二元合金化对HV0.2显微硬度的影响最大，其显微硬度HV0.2值为170.3，与未合金化试样相比提高了32.6%，其次为Mo+Nb，其显微硬度HV0.2值为162.0，提高了21.2%，最次是W+Mo，其显微硬度HV0.2值为151，提高了17.6%。(4)从改善合金性能的角度，单元素W、Mo、Nb合金化影响的次序为：高含量Nb最大、其次低含量的Nb、最后为W元素合金化；二元合金W+Mo、W+Nb、Mo+Nb合金化的次序为：W+Nb、W+Mo、Mo+Nb。微观组织以退火孪晶为特点。试验研究表明，选用具有晶粒细化作用的顺铁磁性W、Mo、Nb作为合金化元素，通过细晶强化、形变强化以及二次强化相、退火孪晶亚结构强化等共同作用，提高Fe-Ni因瓦合金的力学性能，并且使合金膨胀性能符合要求。在试验条件下，Nb的作用最为显著，使膨胀合金的强度明显提高并且能保持较低的平均膨胀系数。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-38
  1.1 研究背景和意义  9-11
    1.1.1 研究背景  9-10
    1.1.2 选题的意义  10-11
  1.2 因瓦合金的研究  11-29
    1.2.1 因瓦合金研究的进展  11-12
    1.2.2 研究因瓦合金的理论  12-18
    1.2.3 研究因瓦合金的模型  18-23
    1.2.4 影响因瓦反常膨胀的因素  23-28
    1.2.5 国内外提高因瓦合金性能的研究  28-29
  1.3 金属强化方法  29-36
  1.4 本课题研究的目的及技术路线  36-38
    1.4.1 研究目的  36
    1.4.2 技术路线  36-38
2 Fe-Ni 因瓦合金特点及研究方法  38-51
  2.1 因瓦合金特点及生产工艺  38-41
    2.1.1 Fe-Ni因瓦合金特点  38-40
    2.1.2 因瓦合金生产工艺  40-41
  2.2 合金化元素的选择  41-44
  2.3 实验方案  44-46
    2.3.1 实验原料的选择  44
    2.3.2 实验设备  44-45
    2.3.3 试样制备工艺  45-46
  2.4 实验研究内容  46-47
  2.5 实验研究方法  47-51
3 Factsage热力学软件合金设计及结果验证  51-65
  3.1 引言  51
  3.2 Factsage合金辅助设计  51-57
  3.3 试样制备  57-59
  3.4 Factsage的实际计算  59-61
  3.5 物相分析及讨论  61-64
  3.6 小结  64-65
4 因瓦合金膨胀膨胀性能的实验  65-72
  4.1 引言  65
  4.2 实验工艺  65
  4.3 合金化试样膨胀系数的测定  65-66
  4.4 分析讨论  66-71
  4.5 小结  71-72
5 合金元素对组织及晶粒度的影响  72-94
  5.1 引言  72
  5.2 实验工艺及结果  72-90
    5.2.1 实验工艺的制定  72-73
    5.2.2 实验结果  73-90
  5.3 分析讨论  90-93
  5.4 小结  93-94
6 合金化元素对合金显微硬度的影响  94-101
  6.1 引言  94
  6.2 显微硬度的测定  94-95
  6.3 分析讨论  95-100
  6.4 小结  100-101
7 结论  101-102
8 课题展望  102-103
致谢  103-104
参考文献  104-110
附录博士研究生学习阶段发表论文  110

顺磁性元素改善因瓦合金性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文