強(qiáng)變形加工Co基和Ti基先進(jìn)合金材料的結(jié)構(gòu)與性能調(diào)控.pdf

1、強(qiáng)變形技術(shù)通過(guò)對(duì)金屬材料在外力作用下進(jìn)行強(qiáng)烈的塑性變形，使其處于高能量狀態(tài)，這為調(diào)控材料的微結(jié)構(gòu)提供很大空間；經(jīng)過(guò)后續(xù)的熱處理來(lái)釋放能量，可能獲得具有特殊微結(jié)構(gòu)低能量狀態(tài)材料，并呈現(xiàn)出與未經(jīng)過(guò)強(qiáng)變形加工完全不同的結(jié)構(gòu)與更加優(yōu)異的性能。然而，針對(duì)不同的材料體系需要采用不同的強(qiáng)變形技術(shù)及后續(xù)的不同的熱處理工藝。本文以SmCo/α-(Fe,Co)納米復(fù)合永磁材料、TiZrAlV合金以及TiNi形狀記憶合金為研究對(duì)象，分別采用高能球磨、多道次軋

2、制和電塑性軋制三種不同的強(qiáng)變形工藝以及后續(xù)的熱處理和拉伸等方式，分別獲得了雙相納米晶、多相多尺度結(jié)構(gòu)以及單相納米晶材料，采用X射線衍射分析(XRD)、透射電子顯微分析(TEM)、差示掃描量熱分析(DSC)以及微力拉伸試驗(yàn)機(jī)(Instron5948)等技術(shù)，深入研究三種材料在強(qiáng)變形及后續(xù)熱處理和拉伸等過(guò)程中微結(jié)構(gòu)的演變，并針對(duì)不同材料分別探討其納米晶形成機(jī)制、力學(xué)性能和變形機(jī)制。
　　采用高能球磨技術(shù)制備了兩種不同軟磁相成分的部分晶

3、化非晶合金SmCo/Fe和SmCo/FeCo，針對(duì)SmCo/Fe合金研究了球磨時(shí)間對(duì)其微結(jié)構(gòu)和磁性能的影響，結(jié)果表明高能球磨過(guò)程不僅將 SmCo5粉末轉(zhuǎn)變成非晶合金，還改變了軟磁相的成分。探討了熱退火過(guò)程中的兩種成分非晶合金中硬磁相的演變過(guò)程，對(duì)于SmCo/Fe非晶合金，在退火溫度上升到700℃的過(guò)程中，首先SmCo5相和SmCo7相從非晶基體中順序析出，然后SmCo5相在一個(gè)較高的溫度下轉(zhuǎn)變?yōu)镾mCo7相。SmCo/FeCo非晶合金具

4、有完全不同的相變過(guò)程，在退火溫度上升到700℃的過(guò)程中，只有SmCo7相析出。進(jìn)一步研究了SmCo/FeCo非晶合金的形核與生長(zhǎng)激活能和生長(zhǎng)激活體積，結(jié)果表明，預(yù)存的α-(Fe,Co)的生長(zhǎng)激活能小于新生成的SmCo7納米晶的形核與生長(zhǎng)激活能，揭示了在 SmCo7/α-(Fe,Co)納米復(fù)合永磁材料中軟磁相晶粒容易長(zhǎng)大的原因；α-(Fe,Co)和SmCo7的生長(zhǎng)激活體積分別為ΔVg*=0.67Ω和ΔVg*=0.99Ω(Ω為部分晶化非晶合

5、金的平均原子體積)，結(jié)果表明α-(Fe,Co)和SmCo7的生長(zhǎng)過(guò)程是受熱空位輔助擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)的。
　　采用多道次軋制強(qiáng)變形工藝并結(jié)合再結(jié)晶退火和兩步時(shí)效處理制備出具有多相多尺度的四元TiZrAlV合金，同時(shí)獲得了高的強(qiáng)度(~1548MPa)和塑性(~6.6％)。研究了經(jīng)過(guò)多道次軋制和未經(jīng)過(guò)多道次軋制的TiZrAlV合金分別采用相同熱處理方式的微結(jié)構(gòu)演變過(guò)程，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)多道次軋制存儲(chǔ)變形能來(lái)提高再結(jié)晶的形核率和促進(jìn)相變，從而細(xì)化β晶

6、粒和析出高密度α和α″板條是形成多相多尺度結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。研究了該合金的摩擦磨損特性，結(jié)果顯示其在真空狀態(tài)的下的耐磨性有了顯著提高，耐磨性的提高歸因于合金形成多相多尺度結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高了強(qiáng)度和塑性。
　　采用電塑性軋制這一強(qiáng)變形工藝和熱退火制備出前驅(qū)物，再通過(guò)室溫拉伸工藝誘導(dǎo)應(yīng)力驅(qū)動(dòng)的馬氏體相變，在室溫下成功制備了晶粒尺寸低于臨界值(20nm)的單相納米晶TiNi合金。研究了樣品在經(jīng)過(guò)電塑性軋制和熱退火工藝過(guò)程的微結(jié)構(gòu)演變，結(jié)果表明熱退