TZM钼合金高温塑性变形行为及轧制温度场研究

摘要

TZM钼合金(Titaniun-Zirconium-Molybdenum Alloy)是钼基合金中广泛应用的一种高温合金。该合金具有熔点高，强度大，弹性模量高，膨胀系数小，导电导热性好，抗蚀性强以及高温力学性能良好等特点，因而其在诸多领域得以广泛应用。
　　本实验所用TZM合金坯料为采用粉末冶金方法制备。采用MMS-300热力模拟实验机进行了单道次压缩实验，研究了实验钼合金TZM的动态软化行为和变形工艺参数对其变形抗力的影响。采用XRD、EPMA、TEM等对TZM显微组织及第二相进行分析。在深入研究板材轧制温度分布计算方法的基础上，建立了TZM板材轧制温度差分计算模型，模型计算结果对制定TZM板轧制工艺具有参考价值。
　　本文的主要工作和研究成果如下:
　　(1)采用单道次压缩变形方法，研究实验钼合金热变形动态软化行为，确定了特定应力、变形温度和变形速率的双曲正弦关系模型的参数，实验钼合金动态再结晶激活能Q=460.268kJ/mol。得到TZM的修正Arrhenius公式:(ε)=0.85688×109·[sinh(0.03486·σ)]2.0023·exp(-460267.91/RT)
　　(2)变形温度和变形速率对实验TZM的热变形行为影响较大。随着变形温度的提高和应变速率的降低，应力-应变曲线从动态回复型转变为动态再结晶型，此实验钼合金TZM于1400℃以0.004s-1变形时首次出现动态再结晶现象。
　　(3)利用实验钼合金的应力，应变曲线，建立了热变形过程的变形抗力数学模型。
　　(4) TZM中尺寸偏大的第二相基本为Mo、Ti、Zr的氧化物，且晶内第二相的数量和种类均比晶界第二相多;尺寸在10纳米以下的第二相为TiC、ZrC、Mo2C，辅以氧化物，呈弥散分布。
　　(5)根据传热学基本原理，分析板材轧制过程中轧件热量传递的方式，并在此基础上确定了TZM板轧制过程中各个基本环节的温度差分计算模型，建立了TZM板轧制的温度差分计算模型。通过温度场模型和热模拟结果确定了TZM板材的热轧工艺方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 钼及钼合金的性质、分类

1．2．1 钼的性质及分类

1．2．2 钼合金及其分类

1．2．3 钼及钼合金的应用

1．3 TZM强化机理分析

1．4 钼及钼合金制品的制备与加工

1．4．1 钼坯的制备

1．4．2 钼的变形加工

1．5 轧件温度分布研究进展

1．6 本文研究背景、内容及意义

1．6．1 研究背景及意义

1．6．2 研究内容

第2章 实验TZM热变形行为的研究

2．1 引言

2．2 热模拟实验方案

2．2．1 实验材料

2．2．2 单道次压缩热模拟实验

2．3 应力应变曲线分析

2．4 动态软化行为及分析

2．5 变形抗力分析

2．5．1 变形温度对变形抗力的影响

2．5．2 变形速率对变形抗力的影响

2．5．3 变形程度对变形抗力的影响

2．5．4 建立变形抗力数学模型

2．6 本章小结

第3章 TZM显微组织分析

3．1 变形条件对显微组织的影响

3．1．1 变形温度对显微组织的影响

3．1．2 变形速率对显微组织的影响

3．2 TZM第二相分析

3．2．1 基于X射线衍射(XRD)的相分析

3．2．2 基于电子探针(EPMA)的相分析

3．2．3 基于透射电镜(TEM)的的相分析

3．3 本章小结

第4章 TZM板轧制过程温度场模型研究

4．1 传热学概述

4．1．1 热传导

4．1．2 辐射

4．1．3 对流

4．2 导热微分方程定解条件

4．3 求解温度场

4．3．1 能量平衡法

4．3．2 差分方程的稳定性

4．4 轧制各阶段温度场模型

4．4．1 辊道上的温度场模型

4．4．2 轧制变形的温度场模型

4．5 编程计算及结果

4．5．1 结果

4．5．2 温度场分布

4．6 本章小结

第5章 结论

参考文献

致谢