钛合金环境氢脆的研究

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1、上海大学研究生论文用纸摘要钛合金比强度高，抗腐蚀性能好，是一类应用广泛的结构材料，但在介质、温度、应力作用下有氢脆倾向。本文研究Ti．2A1．2．5Zr(简称T225)、Ti4A1．2V(简称T42)可否用作制造核反应堆蒸汽发生器，为钛合金在核反应堆中的应用提供依据。本文用光学显微镜、透射电子显微镜(VEM)观察了I"225、T42合金的原始组织及气相充氢后，氢化物的形态和分布；研究了在气相充氢过程中，氢在T42钛合金中的扩散动力学。研究结果表明：随着充氢温度的提高，T42钛合金的充氢过程先受扩散动力学控制，后受热力学控制。由此求

2、得的表观激活能为：低温阶段为248．2kJ／mol；高温阶段为77．8kJ／tool。用迹线分析的方法标定了氢化物析出的惯习面，经标定：T225合金的惯习面为{11互1)和{20-1}，T42合金的惯习面为{10]3)和{1125)。通过对氢化物衍射斑点的标定和X射线衍射谱分析，确定氢化物的类型为：体心四方结构，a=3．12rim，c=4．18rtm，与基体位向关系为：【ll1]M2／／[2023]n，(112)M2／／(1210)n。通过测量不同氢含量、不同形变速率下两种合金的拉伸性能，发现氢对这两种合金性能影响的趋势一致。随着

3、氢含量的增加，形变速率的提高，合金的延伸率下降，断裂强度降低。在应力作用下，氢化物的析出会发生再取向，其析出方向倾向于垂直于拉应力方向。在拉应力为50斗200MPa和150。C营4000C温度循环条件下，研究了应力和温度循环次数对T225合金中氢化物再取向程度的影响。随着应力增大和温度循环次数增加，氢化物再取向程度增大，但是氢化物发生再取向时存在一个应力闽值。应力阈值仃：与温度循环次数i1之间的关系为：o：=117．5+45．77×1／n，应力闽值随着温度循环次数增加而降低。当应力低于应力阈值时，即使增加温度循环次数，氢化物再取向

4、也不明显；当应力大于应力阂值时，氢化物应力再取向程度k与应力o、温度循环次数n的关系符合公式：R。=0．89exp[0．014ff(盯一盯刈。关键词：惯习面氢化物应力再取向应力阈值第1页上海大学研究生论文用纸AbstractTitaniumalloyhasahighspecificstrengthandagoodcorrosionresistance．It’Sawidelyusedstructurematerial．Butitissensitivetohydrogenembrittlementunderthecombinedeff

5、ectsofmedium，temperatureandstress．It’SinvestigatedwhetherTi一2AI·2．5Zr(ab．T225)andTi一4A1—2V(ab．T42)Canbeusedtomakeavapour-generationma-chine．Theresultcanprovideanevidence．fortitaniumalloyusedinthenuclearreactor．TheoriginalstructureandhydridemicrographofT225andT42havebe

6、enstu-diedbyopticalmicroscopeandtransmissionelectronmicroscope．Duringthegaseoushydrogenchargingprocess，thekineticsofhydrogendiffusioninT42titaniumalloywasinvestigated．Theresultsshowthattheprocessofcharginghydrogenwasfirstcontrolledbydiffusiondynamics．1aterbythermodyna

7、micswitlltheincreaseoftemperature．Theapparentactiveenergyofdiffusioncallbeobtained，intherangeoflowertemperature，Q2248．2kJ／mol；intherangeofhightemperature，Q=77．8kJ／m01．Thehabitplanesofhydrideprecipitatedinthealloyshavebeenindexedbyamethodoforbitanalysis．Theresultsshowt

8、hatthehabitplanesofT225are{1121)and{2021)，ofT42are{1013}and{1125}．ByindexingthediffractionspotandXraydiffractionspectrumanal