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部分Ti基合金系中bcc相互扩散系数的实验测定及扩散动力学计算

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摘要

第一章 绪论

1.1 Ti合金的性能特点

1.2 Ti合金的研究概况

1.2.1 Ti合金的发展概况

1.2.2 Ti合金的应用现状

1.3 Ti基合金扩散动力学的研究现状

1.3.1 Ti基合金扩散动力学的实验研究现状

1.3.2 Ti基合金扩散动力学的计算研究现状

1.4 本论文的研究目的及主要内容

参考文献

第二章 互扩散系数的实验测定方法和动力学模型

2.1 实验方案

2.1.1 合金样品的制备

2.1.2 扩散儡的制备

2.1.3 热处理工艺

2.1.4 组织观察与成分分析

2.2 互扩散系数的求解方法

2.3 动力学模型

2.3.1 扩散通量的计算

2.3.2 稳定结构中的自扩散与杂质扩散系数的优化模型

2.3.3 亚稳态结构中的自扩散系数的优化模型

2.3.4 二元系同溶体相动力学参数的优化模型

2.3.5 三元系固溶体相动力学参数的优化模型

2.4 DICTRA动力学计算

参考文献

第三章 部分Ti基二元系中bcc相互扩散系数的实验测定

3.1 引言

3.2 Ti-Ga二元系中bcc相互扩散系数的实验测定

3.2.1 实验方案

3.2.2 实验结果

3.2.3 数据处理与分析

3.3 Ti-Cu二元系中bcc相互扩散系数的实验测定

3.3.1 实验方案

3.3.2 实验结果

3.3.3 数据处理与分析

3.4 Ti-Sn二元系中bcc相互扩散系数的实验测定

3.4.1 实验方案

3.4.2 实验结果

3.4.3 数据处理与分析

3.5 Ti-Co二元系中bcc相互扩散系数的实验测定

3.5.1 实验方案

3.5.2 实验结果

3.5.3 数据处理与分析

3.6 Ti-Ni二元系中bcc相互扩散系数的实验测定

3.6.1 实验方案

3.6.2 实验结果

3.6.3 数据处理与分析

3.7 小结

参考文献

第四章 部分Ti基二元系中bcc相的扩散动力学计算

4.1 引言

4.2 Ti-Ga二元系中bcc相动力学参数的优化与计算

4.2.1 扩散实验信息

4.2.2 动力学参数的优化结果与分析

4.3 Ti-Cu二元系中bcc相动力学参数的优化与计算

4.3.1 扩散实验信息

4.3.2 动力学参数的优化结果与分析

4.4 Ti-Sn二元系中bcc相动力学参数的优化与计算

4.4.1 扩散实验信息

4.4.2 动力学参数的优化结果与分析

4.5 Ti-Co二元系中bcc相动力学参数的优化与计算

4.5.1 Ti-Co二元体系扩散信息

4.5.2 动力学参数的优化结果与分析

4.6 Ti-Ni二元系中bcc相动力学参数的优化与计算

4.6.1 Ti-Ni二元体系扩散信息

4.6.2 动力学参数的优化结果与分析

4.7 Zr-Cr二元系中bcc相动力学参数的优化与计算

4.7.1 Zr-Cr二元体系扩散信息

4.7.2 动力学参数的优化结果与分析

4.8 Zr-Fe二元系中bcc相动力学参数的优化与计算

4.8.1 Zr-Fe二元体系扩散信息

4.8.2 动力学参数的优化结果与分析

4.9 Cu-Ga二元系中fcc相动力学参数的优化与计算

4.9.1 Cu-Ga二元体系扩散信息

4.9.2 动力学参数的优化结果与分析

4.10 小结

参考文献

第五章 部分Ti基三元系中bcc相的扩散动力学计算

5.1 引言

5.2 Ti-Al-Mo三元系中bcc相动力学参数的优化与计算

5.2.1 扩散实验信息

5.2.2 动力学参数的优化结果与分析

5.3 Ti-Al-Co三元系中bcc相动力学参数的优化与计算

5.3.1 扩散实验信息

5.3.2 动力学参数的优化结果与分析

5.4 小结

参考文献

第六章 总结

致谢

攻读硕士学位期间科研成果

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摘要

钛合金具有比强度高、耐蚀性好、耐热性好及良好的生物相容性等特点,在航空、航天、冶金、汽车及医用等领域得到了广泛的应用。由于钛合金的许多热处理工艺和相变均与合金元素的扩散行为密切相关,因此,有必要对材料的扩散动力学进行实验分析和理论计算。然而,目前由于缺乏相关的扩散实验数据,钛基合金动力学数据库还很不完善。因此,本研究通过扩散偶法,实验测定了部分钛基二元系中bcc相的互扩散系数,并基于文献报道的扩散实验信息和本研究得到的实验数据,利用DICTRA软件进行动力学参数的优化与计算。同时,基于文献报道的实验信息,并结合各基础子二元系的动力学参数,对相关部分钛基三元系的动力学参数进行优化与计算,进一步完善钛基多元合金动力学数据库。本研究的主要内容如下:
  (1)通过制备Ti-X(X=Ga、Cu、Sn、Co、Ni)二元系中bcc相的扩散偶,利用EPMA技术测定了上述各扩散偶的浓度-距离曲线,基于浓度-距离曲线,用Den Broeder方法计算了上述各二元系中bcc相在1273-1573 K温度范围内的互扩散系数。实验结果表明,本研究得到的实验数据与文献报道的有限实验信息是基本一致的,从而验证了本研究所得实验结果的可靠性。
  (2)基于本研究得到的实验结果和文献报道的实验数据,利用DICTRA软件,对Ti-X(X=Ga、Cu、Sn、Co、Ni)二元系中bcc相的动力学参数进行了优化与计算,同时基于文献报道的实验数据,优化与计算了Zr-Cr和Zr-Fe二元系中bcc相及Cu-Ga二元系中fcc相的动力学参数,计算结果均与实验数据符合良好。根据优化得到的动力学参数计算了扩散偶的浓度-距离曲线,计算结果和实验数据也取得了良好的一致性,这进一步验证了本研究所得动力学参数的合理性。
  (3)基于文献报道的扩散实验数据,利用DICTRA软件,对Ti-Al-X(X=Mo、Co)各三元系中bcc相的动力学参数进行了优化与计算,计算结果均与实验数据符合良好。同时,对上述两个三元合金系的扩散偶浓度-距离曲线和扩散路径进行了计算模拟,计算结果均与实验数据取得了良好的一致性,进一步验证了动力学参数的准确性和有效性。

著录项

  • 作者

    罗奕胜;

  • 作者单位

    厦门大学;

  • 授予单位 厦门大学;
  • 学科 材料加工工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 王翠萍;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TG146.23;
  • 关键词

    钛基合金; bcc相; 互扩散系数; 动力学参数;

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