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相图高强锆(钛)基复合材料、钛医用合金与相关相图

收藏本文 2024-04-22 点赞:7818 浏览:24415 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:钛(锆)基复合材料是在钛(锆)硅亚共晶的基础上,通过添加微量Mo (Nb)元素开发出来的一种新型金属间化合物颗粒增强钛(锆)基复合材料,该系列合金具有良好的抗压性能和较高的压缩率,具有作为高温环境或新一代核工业结构材料的可能。本论文针对通过不同添加量的合金化元素,探讨其对复合材料的微观组织和力学性能的变化规律,探讨了微量合金化元素Mo(Nb)在复合材料中的作用机理。通过对实验结果的细致浅析,发现合金化元素对材料的微观组织及力学性能均有显著的影响,得出该系列合金最优的成分配比。新型p钛医用合金是在Ti-10Mo合金的基础上,通过添加合金化元素Si和Zr开发出来的一种新型医用合金。本论文利用XRD, SEM和EDX探讨材料在合金化元素固溶效应下,探讨了合金的微观组织,抗压强度、屈服强度、杨氏模量等力学性能的变化规律,通过获得的微观组织和力学性能变化规律的定量信息,发现添加1.25at.%的合金化元素Si,合金获得最好的综合力学性能,确定了该系列合金最优的合金成分配比,获得较接近人体自然骨骼力学性能的新型医用钛合金。本论文利用了相消失法、XRD、SEM以及EDX等浅析和实验检测手段,较为完整地测定了RE (Er, La)-Si-Zr, Al-Nd-Zr和Al-V-Tb等系统的773K等温截面。(1)经浅析实验结果发现,在773K的温度下,RE (Er、La)-Si-Zr系统等温截面有着10个二元化合物:ZrSi2, α-ZrSi, α-Zr5Si4, Zr3Si2, Zr2Si, RESi2, RESi2-x, RESi, RE5Si4与RE5Si3,在该系统中,并没有发现三元相的有着。Zr在Er, Er5Si3, Er5Si4, ErSi, ErSii.67和ErSi2的最大固溶度分别为:12.0at.%,2.4at.%,3.0at.%,3.3at.%,2.2at.%与1.8at.%;(2)在773K的温度下,Al-Nd-Zr系统等温截面有着14个二元相:Al3Zr, Al2Zr, Al3Zr2, AlZr, Al3Zr4, Al2Zr3, AlZr2, AlZr3, α-Al11Nd3, Al3Nd, Al2Nd,AlNd2,AlNd3和AlNd;(3)在773K的温度下,Al-Tb-V系统等温截面有着10个二元相和两个三元相,V在Al2Tb, AlTb和Al2Tb3的最大固溶度分别为:2.4at.%,1.6at.%与1.2at.%。此外, Al在V的最大固溶度为40.0at.%左右。关键词:Zr基复合材料论文Ti基复合材料论文医用钛合金论文RE(Er、La)-Si-Zr相图论文Al-Nd-Zr相图论文Al-Tb-V相图论文

    摘要4-6

    ABSTRACT6-12

    第一章 绪论12-14

    1.1 医用钛合金与钛基复合材料的特点及近况12

    1.2 锆基复合材料及锆三元系相图的探讨近况12-13

    1.3 铝合金相图的探讨背景13-14

    第二章 原位合成Ti_5Si_3增强钛基复合材料的设计、微结构及力学性能的探讨14-24

    2.1 前言14-15

    2.2 实验原材料与化学试剂15

    2.3 实验仪器15

    2.4 实验策略及步骤15-17

    2.4.1 Ti-5.5Si-xMo样品的制备15-16

    2.4.2 Ti-5.5Si-xMo样品力学性能测试16

    2.4.3 Ti-5.5Si-xMo样品物相浅析16-17

    2.4.4 Ti-5.5Si-xMo样品SEM浅析17

    2.5 实验结果及浅析17-23

    2.5.1 Ti-5.5Si-xMo试样XRD浅析17-18

    2.5.2 Ti-5.5Si-xMo试样SEM浅析18-20

    2.5.3 Ti-5.5Si-xMo试样力学性能浅析20-21

    2.5.4 Ti-5.5Si-xMo试样断口浅析21-23

    2.6 实验结论23-24

    第三章 锆基复合材料24-32

    3.1 前言24-25

    3.2 实验原材料与药品25

    3.3 实验仪器25

    3.4 实验步骤及策略25-27

    3.4.1 合金试样的制备25-26

    3.4.2 力学性能测试26

    3.4.3 X射线衍射浅析(XRD)26

    3.4.4 SEM浅析26-27

    3.5 实验结果与浅析27-30

    3.5.1 Zi-8.2Si-xNb试样物相浅析27-28

    3.5.2 Zr-8.8Si-xNb样品的微观结构28

    3.5.3 Zi-8.2Si-xNb试样力学性能浅析28-29

    3.5.4 Zi-8.2Si-xNb试样断口浅析29-30

    3.6 小结30-32

    第四章 Ti-Mo-Si生物医用合金32-41

    4.1 前言32

    4.2 实验原材料与药品32-33

    4.3 实验仪器33

    4.4 实验步骤及策略33-35

    4.4.1 合金试样的制备33-34

    4.4.2 力学性能测试34

    4.4.3 X射线衍射浅析(XRD)34

    4.4.4 SEM浅析34-35

    4.5 实验结果与讨论35-39

    4.5.1 Ti-10Mo-xSi合金试样物相浅析35-36

    4.5.2 Ti-10Mo-xSi合金试样SEM浅析36-38

    4.5.3 Ti-10Mo-xSi合金的力学性能浅析38-39

    4.6 小结39-41

    第五章 Ti-Mo-Zr-Si生物医用合金41-50

    5.1 前言41

    5.2 实验原材料与药品41-42

    5.3 实验仪器42

    5.4 实验步骤及策略42-43

    5.4.1 合金试样的制备42

    5.4.2 力学性能测试42-43

    5.4.3 X射线衍射浅析(XRD)43

    5.4.4 SEM浅析43

    5.5 实验结果及讨论43-48

    5.5.1 Ti-10Mo-1.25Si-(4-13)Zr合金的物相浅析43-44

    5.5.2 Ti-10Mo-1.25Si-(4-13)Zr合金的显微组织44-45

    5.5.3 Ti-10Mo-1.25Si-(4-13)Zr合金的力学性能45-46

    5.5.4 Ti-10Mo-1.25Si-(4-13)Zr合金的弹性模量46-48

    5.6 小结48-50

    第六章 Zr-Si-RE(La,Er)、Al-V-Tb,Al-Zr-Nd 773 K等温截面的测定50-77

    6.1 引言50

    6.2 原材料及实验所用设备仪器50

    6.3 实验步骤及策略50-52

    6.4 实验结果和讨论52-64

    6.4.1 Zr-Si二元系52-54

    6.4.2 La-Si二元系54-56

    6.4.3 Er-Si二元系56-57

    6.4.4 Zr-RE二元系57-59

    6.4.5 固溶度浅析59-61

    6.4.6 等温截面浅析61-64

    6.5 Al-V-Tb三元系统773 K等温截面的实验结果与讨论64-71

    6.5.1 Al-V二元系64-65

    6.5.2 Al-Tb二元系65-67

    6.5.3 Tb-V二元系67

    6.5.4 Al-Tb-V三元系67-69

    6.5.5 固溶度的测定69-70

    6.5.6 等温截面浅析70-71

    6.6 Al-Zr-Nd三元系773 K等温截面的实验结果与讨论71-76

    6.6.1 Al-Zr二元系71-74

    6.6.2 Al-Nd二元系74

    6.6.3 Nd-Zr二元系74

    6.6.4 Al-Zr-Nd三元系773 K等温截面等温界面浅析74-76

    6.7 实验小结76-77

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