不同晶粒尺寸工業(yè)純鈦?zhàn)冃闻c損傷行為的溫度效應(yīng).pdf

1、利用等通道轉(zhuǎn)角擠壓(ECAP)和累積疊軋（ARB）等嚴(yán)重塑性變形技術(shù)制備的超細(xì)晶(UFG)金屬材料因其具有比傳統(tǒng)粗晶(CG)材料更優(yōu)越的力學(xué)性能而被廣泛關(guān)注，但是人們主要研究了其在室溫條件下的變形行為，而關(guān)于其在低溫或高溫下的變形與損傷行為的研究少見報道。故本論文工作選取ARB制備的ARBed Ti和CG Ti作為研究材料，考察其在同一應(yīng)變速率10-2 s-1、不同溫度下的單向拉伸變形行為與損傷特征;同時還選取ECAP方法制備的UFG

2、Ti和CG Ti作為研究材料，考察其在同一應(yīng)變速率和不同溫度（如-196、25、150和600℃）下的單向壓縮變形行為與損傷特征。
　　與CG材料相比，ARBed Ti單向拉伸變形及損傷行為的溫度敏感性較低。在同一測試溫度下，ARBed Ti的屈服應(yīng)力和抗拉強(qiáng)度高于CG材料，但延伸率卻明顯低于CG材料。隨著溫度的升高，兩種材料的變形及損傷變得劇烈，具體表現(xiàn)在:隨溫度的升高，CG Ti樣品表面上形成的微孔洞數(shù)量逐漸增多，尺寸增大;拉

3、伸斷口表面上韌窩的直徑和深度增大，韌窩內(nèi)壁逐漸出現(xiàn)蛇形滑移帶。在同一測試溫度下，ARBed Ti樣品斷口處韌窩尺寸明顯小于CG Ti樣品斷口處的韌窩尺寸。
　　CG Ti和ARBed Ti樣品在不同溫度下拉伸變形后的微觀結(jié)構(gòu)有所不同。CG Ti樣品微觀結(jié)構(gòu)特征隨著測試溫度的升高，位錯結(jié)構(gòu)逐漸由單個位錯和位錯纏結(jié)發(fā)展成位錯胞結(jié)構(gòu)，孿晶數(shù)量則不斷減小，表明位錯滑移變形逐漸增強(qiáng)，而孿生變形減弱。對于ARBedTi樣品，其微觀結(jié)構(gòu)特征與C

4、G材料略有不同，在各測試溫度下，盡管也形成大量位錯和少量孿晶，但均能觀察到明顯的位錯塞積現(xiàn)象，導(dǎo)致該材料在各溫度下的塑性變形能力低于CG Ti。
　　ECAP制備的UFG Ti和CG Ti的壓縮變形及損傷行為均與測試溫度相關(guān)。與CG Ti的變形情況不同，當(dāng)測試溫度（如-196℃～150℃）低于材料的再結(jié)晶溫度時，UFG Ti單向壓縮應(yīng)力-應(yīng)變曲線上出現(xiàn)應(yīng)變軟化現(xiàn)象，且測試溫度越高，軟化現(xiàn)象越明顯。當(dāng)測試溫度（如600℃）高于再結(jié)晶

5、溫度時，UFG Ti的屈服應(yīng)力和最大流變應(yīng)力卻反常地低于同等實(shí)驗(yàn)條件下CG材料的值，這種實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是與UFG Ti在較高溫度下的晶界滑移或Coble型蠕變變形更容易發(fā)生有關(guān)。
　　UFG Ti和CG Ti樣品的表面變形特征與溫度密切有關(guān)。在液氮溫度下，這兩種材料均沒有出現(xiàn)嚴(yán)重的變形損傷，具有良好的低溫變形能力。即使對于UFG Ti樣品，也未出現(xiàn)低溫脆性現(xiàn)象。與CG Ti相比，UFG Ti還表現(xiàn)出更好的高溫塑性變形能力。兩者在壓縮變形