兩種鈦合金絕熱剪切區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分布及微觀結(jié)構(gòu)演化研究.pdf

1、本工作在國(guó)家自然科學(xué)基金(絕熱剪切斷裂瞬間演變歷程與絕熱剪切敏感性評(píng)估研究,No.50671121;高強(qiáng)鋁合金絕熱剪切帶的損傷機(jī)理及自組織行為,No.50971134)、解放軍總裝備部預(yù)研基金(No.9140A12011610BQ1901)以及國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室爆炸科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)項(xiàng)目(No.KFJJ09-1)的資助下,開展的主要工作如下:
　　 通過(guò)分離式Hopkinson壓桿(SHPB)技術(shù)對(duì)鈦合金TC16帽型試樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載,采

2、用電子背散射衍射(EBSD)技術(shù),以IQ值、CI值以及Fit值作為應(yīng)變敏感因子,研究了鈦合金TC16內(nèi)絕熱剪切帶及其臨近區(qū)域的應(yīng)變場(chǎng)分布。結(jié)果表明,按照應(yīng)變梯度,可將絕熱剪切帶及其臨近區(qū)域的應(yīng)變場(chǎng)分為3個(gè)區(qū)域:第一部分為絕熱剪切帶區(qū)域,其內(nèi)具有最大的應(yīng)變;第二部分為絕熱剪切帶兩側(cè)各約2μm范圍內(nèi),該區(qū)域的應(yīng)變次之;第三部分為遠(yuǎn)離絕熱剪切帶的基體區(qū)域,此處應(yīng)變最小。通過(guò)分析指出,由于絕熱剪切帶在剪切力作用下經(jīng)歷了最大的應(yīng)變,因此絕熱剪切帶

3、是微裂紋優(yōu)先形核和擴(kuò)展的區(qū)域。
　　 利用分離式Hopkinson壓桿(SHPB)技術(shù)對(duì)新型超高強(qiáng)β鈦合金Ti1300的帽形試樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載,采用透射電鏡(TEM)研究Ti1300鈦合金絕熱剪切帶內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)和相變情況。結(jié)果表明,剪切帶的邊緣由具有高位錯(cuò)密度沿著剪切方向排列的寬度為0.2-0.4μm的伸長(zhǎng)晶粒組織構(gòu)成。剪切帶內(nèi)部由沿剪切方向分布的細(xì)小等軸晶粒組成,其與基體組織的形貌顯著不同。結(jié)合衍射斑點(diǎn)分析與暗場(chǎng)技術(shù)首次在鈦合

4、金絕熱剪切帶內(nèi)觀測(cè)到無(wú)熱ω相變。通過(guò)進(jìn)一步分析指出,無(wú)熱ω相形核的原因主要是由于絕熱剪切帶內(nèi)極端特殊的溫度歷史為其形核提供了必要的熱力學(xué)條件,而其聚集的應(yīng)變能又為ω相形核提供了動(dòng)力學(xué)保障;同時(shí),該合金的高合金化也是發(fā)生無(wú)熱ω相變的必要條件。將動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)與絕熱溫升和溫降的定量計(jì)算相結(jié)合,描述了絕熱剪切帶形成過(guò)程中的熱/力演變歷程,利用RDR動(dòng)態(tài)再結(jié)晶機(jī)制,進(jìn)行了再結(jié)晶動(dòng)力學(xué)驗(yàn)算,闡釋了Ti1300鈦合金中絕熱剪切帶內(nèi)的微觀結(jié)構(gòu)演變機(jī)制。