tb6钛合金表面纳米化层的组织与性能研究

《tb6钛合金表面纳米化层的组织与性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码：10406分类号：TG146.2+3学号：130085204036南昌航空大学硕士学位论文（专业学位研究生）TB6钛合金表面纳米化层的组织与性能研究硕士研究生：罗钦毫导师：郑海忠副教授申请学位级别：硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2015年11月授予学位单位：南昌航空大学StructureandpropertiesofsurfacenanometerlayerinTB6alloyADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialsEngineeringbyQinhaoLuo

2、UndertheSupervisionofA.P.HaizhongZhengSchoolofMaterialScienceandEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaNov,2015摘要TB6钛合金具有比强度高、可锻性优异、断裂韧性好、各向异性小和抗应力腐蚀能力强等优点，是迄今为止应用最为广泛的一种高强韧近β钛合金。但是TB6钛合金具有非常高的缺口敏感性，硬度不高，抗磨损性能较差，限制了其在航空结构件中的应用。本文采用高能喷丸的方式，对TB6钛合金进行表面纳米化处理，探索了不同喷丸时间、弹丸尺寸对TB

3、6钛合金表面组织、粗糙度、显微硬度的影响，探究了TB6钛合金表面纳米化机制，获得如下结论：不同喷丸时间和弹丸尺寸处理后的TB6合金表面结构显示，随喷丸时间增加，其变形层厚度呈先增大再趋于平稳的趋势，在弹丸尺寸为1mm、2mm和4mm时，变形层厚度的最大值分别为600µm、800µm和1600µm；而随弹丸尺寸增大，变形层厚度一直呈增大趋势，当喷丸时间为3min时，弹丸尺寸由1mm增加到4mm，变形层厚度从509µm增加到1507µm。喷丸处理后的TB6合金显微硬度和表面粗糙度结果显示，TB6钛合金经表面纳米化后，其表层硬度明显提高，由基体的280HV提高至380HV

4、；TB6合金的表面粗糙度Ra值也在喷丸处理后明显增大，其中经弹丸尺寸2mm喷丸45min后，表面粗糙度从原始样品的0.102µm提高到1.184µm。XRD结果显示，未喷丸的TB6钛合金为单一的β相，当经喷丸处理后，TB6钛合金表层发生了α"马氏体相变。随喷丸的时间延长，表层α"相马氏体的含量先增多，最后趋于稳定；但在相同喷丸时间处理时，弹丸尺寸越小，越容易引起β→α"相变。经过弹丸尺寸4mm喷丸45min处理后，TB6合金表面纳米化层的TEM显示：合金表层的粗晶细化成大小为100~150nm的等轴纳米晶，并在晶粒内部出现了相互交割的细小孪晶片，在孪晶片的周围同时存

5、在着大量的高密度位错。这表明TB6合金经高能喷丸处理后，表层晶粒发生了孪生变形，形成了形变孪晶。因此，这种高能喷丸导致TB6钛合金表层晶粒细化，以及多系孪晶、单系孪晶、无应变基体梯度组织结构的出现是其表面硬度提高的内在机制。关键词：TB6钛合金,表面自纳米化,高能喷丸,孪生变形,硬度,表面粗糙度IAbstractTitaniumalloyTB6iswidelyusedbecauseoftheirthehighspecificstrength,perfectforgeability,goodfracturetoughness,smallanisotropyandhig

6、hcorrosionresistance.However,itshighnotchsensitivity,lowhardnessandpoorabrasionresistancelimititsfurtherapplicationsinaerospace.Inthispaper,thesurfacenanocrystallization(SNC)onTB6alloywasinvestigatedbyusingthehigh-energyshotpeening(HESP).Theeffectsoftheshotpeeningtimeandshotssizeonthes

7、urfacemicrostructure,roughnessandmicrohardnessoftheTB6alloywerediscussed.Furthermore,themechanismofsurfacenanocrystallizationoftheTB6alloywasanalyzed.TheresultsoftheTB6alloytreatedatdifferentdurationsandshotssizesshowthatthethicknessofdeformationlayerisincreasingwiththeincreasingdura