先進鈦合金組織表征及性能調控

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 鈦及鈦合金概述 1
1.2 鈦的合金化 2
1.2.1 合金元素分類 2
1.2.2 合金元素的主要作用 4
1.2.3 鈦合金按元素組成分類 5
1.3 鈦合金主要相結構及組織特征 7
1.3.1 鈦合金主要相結構 7
1.3.2 鈦合金典型組織特征 11
1.4 鈦合金典型制備加工技術 13
1.4.1 鈦合金的熔煉及鑄造技術 13
1.4.2 鈦合金的鍛造 14
1.4.3 鈦合金的焊接 16
1.4.4 鈦合金的粉末冶金及增材制造 18
1.4.5 鈦合金按制備工藝分類 19
1.5 鈦合金的主要應用 20
1.6 本書主要內容 24
參考文獻 25
第2章 鈦合金組織分析表征技術及應用 27
2.1 光學金相顯微分析技術及應用 27
2.2 X射線衍射技術及應用 29
2.3 電子顯微技術及應用 31
2.3.1 掃描電子顯微術 31
2.3.2 電子背散射衍射 35
2.3.3 透射電子顯微術 42
2.4 其他先進分析表征技術及應用 50
2.4.1 透射菊池衍射 50
2.4.2 聚焦離子束微納加工 50
2.4.3 三維原子探針 55
2.4.4 數(shù)字圖像相關技術 58
2.4.5 同步輻射 62
2.4.6 納米壓痕試驗 62
參考文獻 64
第3章 高性能鈦合金構件的服役環(huán)境及性能要求 67
3.1 鈦合金及其構件典型服役環(huán)境 67
3.2 航空航天用鈦合金性能要求 68
3.2.1 強度和塑性 68
3.2.2 高溫抗氧化性 70
3.2.3 高溫抗蠕變性 71
3.2.4 保載疲勞性能 73
3.2.5 低溫性能 74
3.2.6 斷裂韌性 76
3.2.7 沖擊韌性 77
3.3 海洋工程用鈦合金性能要求 79
3.3.1 耐腐蝕性 79
3.3.2 低周疲勞性能 83
3.3.3 室溫保載疲勞性能 85
3.3.4 室溫抗蠕變性 87
3.3.5 沖擊韌性 89
3.3.6 焊接性能 90
3.4 生物醫(yī)療用鈦合金性能要求 92
3.4.1 生物相容性 92
3.4.2 生物力學相容性 93
3.4.3 腐蝕疲勞性能 95
3.5 汽車及軌道交通用鈦合金性能要求 96
參考文獻 98
第4章 鈦合金熱處理及其相變規(guī)律 103
4.1 固溶熱處理 103
4.1.1 β相基體特征 103
4.1.2 晶粒長大動力學 107
4.1.3 無熱ω相析出行為 108
4.2 等溫時效熱處理 109
4.2.1 次生α相形核析出規(guī)律及晶體學特征 110
4.2.2 等溫ω相析出行為 112
4.2.3 雙重時效熱處理 114
4.3 緩慢升溫熱處理 115
4.3.1 升溫熱膨脹*線 116
4.3.2 升溫過程中的相變行為 118
4.4 冷卻工藝過程 121
4.4.1 冷卻速率對微觀組織的影響 121
4.4.2 α相變體選擇晶體學機制 123
參考文獻 125
第5章 鈦合金變形行為及其微觀機理 127
5.1 鈦合金室溫/低溫變形行為 127
5.1.1 位錯滑移 127
5.1.2 孿晶變形 130
5.1.3 應力誘發(fā)馬氏體相變 132
5.2 鈦合金高溫變形行為 139
5.2.1 高溫變形應力-應變*線 139
5.2.2 動態(tài)回復及動態(tài)再結晶 142
5.2.3 組織破碎及球化 144
5.2.4 織構演變規(guī)律 147
5.2.5 鈦合金熱加工圖 152
5.3 鈦合金典型熱成形行為及模擬仿真 156
5.3.1 鈦合金鍛造變形行為 156
5.3.2 鈦合金鍛造有限元模擬 157
5.3.3 鈦合金軋制變形行為 161
5.3.4 鈦合金軋制有限元模擬 162
參考文獻 166
第6章 熱力耦合作用下鈦合金組織演變 169
6.1 鈦合金熱機械加工與熱力耦合作用 169
6.2 預變形后時效過程中合金組織演變 170
6.2.1 等溫時效組織演變 171
6.2.2 升溫時效組織演變 175
6.3 熱彈性變形過程中合金組織演變 178
6.3.1 相變動力學特征 179
6.3.2 α相變規(guī)律 181
6.3.3 ω相變規(guī)律 185
6.4 熱塑性變形過程中合金組織演變 188
6.4.1 α相析出動力學特征及組織特征演變 189
6.4.2 α相析出與動態(tài)回復/再結晶競爭機制 193
6.4.3 α相析出變體選擇晶體學機制 195
參考文獻 200
第7章 高強韌鈦合金力學性能匹配與調控 203
7.1 拉伸性能調控 203
7.1.1 初生α相對拉伸性能的影響 203
7.1.2 β相晶粒對拉伸性能的影響 206
7.1.3 次生α相對拉伸性能的影響 207
7.2 斷裂韌性調控 212
7.2.1 斷裂韌性及其影響因素 212
7.2.2 裂紋擴展特征 215
7.3 疲勞性能調控 219
7.3.1 組織特征對高周疲勞性能的影響 220
7.3.2 組織特征對疲勞裂紋萌生的影響 222
7.3.3 織構及缺陷特征對疲勞性能的影響 225
參考文獻 229
第8章 海洋工程鈦合金蠕變-疲勞性能及其失效機理 231
8.1 室溫蠕變變形 231
8.1.1 初始組織對抗蠕變性的影響 231
8.1.2 加載條件對抗蠕變性的影響 232
8.1.3 室溫拉伸蠕變本構方程 234
8.1.4 蠕變微觀機理 235
8.2 室溫疲勞變形 238
8.2.1 顯微組織對室溫疲勞的影響 238
8.2.2 晶體取向對室溫疲勞的影響 239
8.3 室溫保載疲勞變形 243
8.3.1 保載疲勞影響因素 243
8.3.2 保載疲勞顯微變形行為 246
8.4 保載疲勞失效機理 248
8.4.1 保載疲勞斷口特征 249
8.4.2 保載疲勞微觀損傷機理 252
8.4.3 保載疲勞裂紋萌生機理 255
參考文獻 261
第9章 高溫鈦合金力學性能優(yōu)化及各向異性特征 263
9.1 微觀組織及織構調控 263
9.1.1 軋制工藝的影響 263
9.1.2 熱處理工藝的影響 270
9.2 室溫力學性能優(yōu)化 273
9.2.1 相比例優(yōu)化 273
9.2.2 析出相強化 275
9.2.3 晶內亞結構的強化作用 277
9.2.4 各向異性特征及機理 278
9.3 高溫力學性能優(yōu)化 283
9.3.1 相比例優(yōu)化 283
9.3.2 片層調控 286
9.3.3 各向異性特征及機理 287
參考文獻 293