高应变率下Ti-22Nb和Ti-47Nb合金动态力学特性的研究

利用分离式Hopkinson压杆(SHPB),得到了近β型Ti-22Nb合金和稳定β型Ti-47Nb合金在室温高应变率(10~3s~(-1))加载条件下的动态真应力-真应变曲线,并观察了动态冲击后试样的绝热剪切带(ASB)形貌特征。结果表明:近β型Ti-22Nb合金在高应变率加载下较易发生绝热剪切破坏。近β型Ti-22Nb合金的主要析出相为弥散分布的颗粒状纳米ω相,表现出了明显的应变强化效应,Ti-22Nb主要析出相为针状次生α相时,具有比前者更大的平均流变应力。稳定β型Ti-47Nb合金试样没有发生绝热剪切破坏,应变率达到4800 s~(-1)时,该合金的热软化效应明显。     

动态冲击条件下Ti-15Mo时效钛合金的变形机制

通过固溶时效处理Ti-15Mo合金获得片层组织,采用分离式霍普金森压杆（SHPB）研究应变速率对变形机制产生的影响,结合绝热温升、显微组织和硬度分析表明：由于位错与第二相的相互作用,导致流变应力曲线发生波动。提高应变速率,一方面造成应变速率强化;另一方面促进绝热升温软化。合金温度达到379K时,热软化效应超过应变硬化效应,变形方式由均匀塑性变形变为绝热剪切变形。绝热剪切带的宽度随切应变的增加而增大,通过亚晶旋转再结晶机制产生等轴晶粒。再结晶的界面强化导致组织硬度由高到低为：混合组织>条状组织>基体组织。时效处理抑制应力诱发孪生（TWIP）效应,造成合金较低的应变硬化能力,劣化材料的动态力学性能。     

Ti5Mo5V2Cr3Al合金中绝热剪切带的微观结构演化

利用分离式Hopkinson压杆,对Ti5Mo5V2Cr3Al(TB10)合金帽形试样进行强迫剪切试验,通过光学显微镜和透射电镜技术观测其绝热剪切带(ASB)内的微观结构。结果表明,ASB的过渡区由具有高位错密度的沿着剪切方向的宽度为20～50nm的拉长组织构成;剪切带中心由大量低位错密度(相对ASB的过渡区)的直径为50～100nm的晶粒组成,具有典型的再结晶组织特征。在绝热剪切变形过程中ASB内的平均绝热温升约为784℃。ASB内发生了动态再结晶,晶粒尺寸为50～100nm。     

高应变速率对纯钛塑性变形的影响

利用动态塑性变形(DPD)和准静态压缩变形(QSC)技术对纯钛圆柱样品进行对比压缩试验,研究了不同应变速率下纯钛形变孪晶和微结构演变。结果发现:2种变形方式的变形机制相似,低应变时以形变孪生为主,孪生饱和后转变为位错滑移主导;高应变速率促进了形变孪晶的产生,激发{4211}压缩孪晶的形成,同时使变形机制转变临界应变提前至0.2;纯钛在高应变速率和高应变(ε≥0.6)下出现绝热剪切带(ASB)。     

Ti-B19钛合金绝热剪切带研究

对Ti-B19钛合金Φ13mm×40 mm柱型弹丸打靶后的显微组织进行了研究。结果表明:Ti-B19合金的基体组织为β相+均匀弥散的次生α相,高速冲击后组织中有条明显的“白亮带,”即绝热剪切带(ASB)。在ASB和基体的界面处,片状α沿ASB扩展方向产生弯曲变形,ASB内发生相变,形成细小(不超过0.1mm)且呈等轴状的晶粒组织,这是ASB内动态再结晶的结果,ASB发展到一定程度形成微裂纹。可以说,绝热剪切带是材料高速率变形条件下损伤的原因、。     

Ti-B19钛合金绝热剪切带研究

对Ti-B19钛合金φ13 mm×40 mm柱型弹丸打靶后的显微组织进行了研究.结果表明Ti-B19合金的基体组织为β相+均匀弥散的次生α相,高速冲击后组织中有条明显的"白亮带",即绝热剪切带(ASB).在ASB和基体的界面处,片状α沿ASB扩展方向产生弯曲变形,ASB内发生相变,形成细小(不超过0.1 mm)且呈等轴状的晶粒组织,这是ASB内动态再结晶的结果,ASB发展到一定程度形成微裂纹.可以说,绝热剪切带是材料高速率变形条件下损伤的原因、.     

动态塑性变形纯钛的绝热剪切带研究

利用动态塑性变形(DPD)技术对纯钛圆柱样品进行动态压缩试验,研究了高应变下出现的绝热剪切带(ASB)及两侧过渡区的显微组织和硬度分布。结果发现:ASB仅出现在动态压缩应变大于等于0.6的DPD样品中,在准静态压缩对比试验中未出现,表明其受应变速率和应变两者共同影响。剪切带内部硬度略低于基体,而过渡区硬度明显低于基体。通过Zerilli-Armstrong本构模型和热扩散距离计算分析表明,计算的过渡区与绝热温升热影响区宽度与试验结果基本相符,初始晶粒动态再结晶形成等轴晶组织并引起组织软化。     

中温变形下TC4合金绝热剪切带研究（英文）

研究了TC4合金在中温变形过程中形成的绝热剪切带,应变速率为50 s-1,变形温度为560~660 oC。结果表明变形温度对绝热剪切带的形成有很大影响。剪切带宽度随着变形温度的升高从85μm增加至140μm。因为发生了加工硬化和绝热剪切带中产生的细晶强化作用,绝热剪切带对应的维氏显微硬度比基体高。讨论了绝热剪切带中微观组织演变规律,大应变以及高温使得绝热剪切带中发生了动态再结晶,形成了等轴的再结晶晶粒,再结晶晶粒尺寸为200 nm左右。本研究中形成的绝热剪切带具有形变剪切带和相变剪切的特点。     

Adiabatic Shear Band of TC4 Alloy during Warm Comp- ression

研究了TC4合金在中温变形过程中形成的绝热剪切带,应变速率为50 s-1,变形温度为560~660 oC。结果表明变形温度对绝热剪切带的形成有很大影响。剪切带宽度随着变形温度的升高从85μm增加至140μm。因为发生了加工硬化和绝热剪切带中产生的细晶强化作用,绝热剪切带对应的维氏显微硬度比基体高。讨论了绝热剪切带中微观组织演变规律,大应变以及高温使得绝热剪切带中发生了动态再结晶,形成了等轴的再结晶晶粒,再结晶晶粒尺寸为200 nm左右。本研究中形成的绝热剪切带具有形变剪切带和相变剪切的特点。     

针状Ti-55511合金热变形及后续退火过程中组织演变及其力学性能

对针状Ti-55511近β钛合金进行750℃热轧和600℃/1 h退火,研究合金在热轧及退火中组织演变及力学性能。结果表明,热轧时,针片α相将发生动态再结晶(DRX),与β相的Burgers取向关系(Burgers orientation relationship)发生破坏,进而形成细小的等轴α相,使合金强度及塑性提高。后续退火过程中,α相通过静态再结晶(SRX)进一步发生球化和长大,次生α相析出,β相发生再结晶,合金的强度提高,塑性降低。在变形初期,针片α相内产生2种孪晶变体(交叉状孪晶),随着α相球化程度增加`,α相内将产生3种孪晶变体(针织状孪晶)。在后续退火过程中,这些孪晶将逐渐缩短,进而分解消失,表现在退火样品中α晶粒内存在纳米级孪晶(孪晶缩短)与层错(孪晶分解)。     

Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带的形成机制

利用分离式Hopkinson Bar技术,采用帽形试样,对Ti-5Al-2.5Sn合金进行动态剪切实验,通过光学显微镜、透射电镜研究了其绝热剪切带的形成机制。结果表明：孪晶在Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带的形成过程中起到了非常关键的作用;Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带的形成过程可分为3个阶段：第1阶段,在冲击载荷作用下,强迫剪切区的塑性变形由位错滑移与孪生切变共同完成,并形成大量孪晶;第2阶段,由于孪晶的形成,调整了局部晶体的位向,原来不动的位错启动,形成长条状的亚晶结构;第3阶段,在外加动态载荷下,运动位错与孪晶作用,使孪晶片发生断裂,形成细小等轴晶粒;同时,剪切带中心区域局部形成了等轴、畸变小、位错少的细小动态再结晶晶粒。Ti-5Al-2.5Sn合金绝热剪切带内的细小等轴晶粒尺寸为0.1~0.3 μm     

针状Ti-55511合金热变形及后续退火过程中组织演变及其力学性能研究

对针状Ti–55511近β钛合金进行750 °C热轧和600 °C/1h退火,研究合金在热轧及退火中组织演变及力学性能。结果表明,热轧时,针片α相将发生动态再结晶（DRX）,与β相的Burgers取向关系（Burgers orientation relationship）发生破坏,进而形成细小的等轴α相,使合金强度及塑性提高。后续退火过程中,α相通过静态再结晶（SRX）进一步发生球化和长大,次生α相析出,β相发生再结晶,合金的强度提高,塑性降低。在变形初期,针片α相内产生两种孪晶变体（交叉状孪晶）,随着α相球化程度增加`,α相内将产生三种孪晶变体（针织状孪晶）。在后续退火过程中,这些孪晶将逐渐缩短,进而分解消失,表现在退火样品中α晶粒内存在纳米级孪晶（孪晶缩短）与层错（孪晶分解）。     

初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形机制影响研究

研究了两种不同初始组织(魏氏组织、马氏体组织)Ti-6Al-4V合金在温度区间为700~750℃,应变速率为10~(-3)~1s~(-1)之间的高温变形行为。结果表明:初始组织对Ti-6Al-4V合金高温变形行为有着重要影响,初始魏氏组织Ti-6Al-4V合金主要发生了绝热剪切变形,在试样内部形成了绝热剪切带,绝热剪切带的密度随着温度上升和应变速率下降而减小;α′马氏体组织Ti-6Al-4V合金主要发生了稳态变形,在试样内形成了晶粒尺寸在亚微米级甚至纳米级的超细晶组织,晶粒尺寸和组织均匀性随着温度升高和应变速率减小而增大。α′马氏体组织的晶粒细化机制主要是连续动态再结晶,α′/α+β相变过程为再结晶的发生提供了重要的驱动力。     

魏氏组织TC17钛合金绝热剪切带(ASB)的组织与织构

利用热模拟试验机对原始组织为魏氏组织的TC17钛合金进行了热压缩试验,采用电子背散射衍射技术(EBSD)研究了不同变形参数对魏氏组织TC17钛合金材料显微组织与结构的影响。结果表明:在700℃以上进行热压缩变形时,魏氏组织TC17钛合金的材料均发生绝热剪切行为,所形成的ASB中心区域组织主要由动态再结晶形成的等轴状β相晶粒和少量α相组成。随变形温度升高,残余α相略有增加,β相晶粒尺寸增大。不同变形参数对于ASB中心区域β相的取向分布影响甚微,在β相中主要形成高斯织构。同时绝热剪切敏感性的研究表明,魏氏组织TC17钛合金具有较高的绝热剪切敏感性,且随变形温度升高,绝热剪切敏感性增强。     

高应变率下细晶W-Ni-Fe合金的力学行为与局部绝热剪切带的形成

研究晶粒细化和添加微量稀土元素Y对93W-4.9Ni-2.1Fe合金在动态压缩状态下力学行为的影响,观察分析显微组织的变化.结果表明,93W-4.9Ni-2.1Fe合金在高应变率加载下会出现应变硬化和热软化现象,合金强度和延性随着应变率的增大而增加;与传统W-Ni-Fe合金相比,细晶W-Ni-Fe合金在高应变率下具有更高的合金强度和延性,同时能在较低应变率下形成明显的局部绝热剪切带.表明细化晶粒能提高W-Ni-Fe合金的强度以及绝热剪切敏感性;另外,添加微量稀土元素Y能提高W-Ni-Fe合金在高应变率下的强度和延性,并且在低应变率下发生绝热剪切,稀土元素Y的添加有利于绝热剪切带的形成.     

Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金热变形行为及组织演变

通过对低成本Ti-6Al-2.5V-1.5Fe-0.15O合金热模拟压缩试验,得到了合金在不同高温变形条件下的真应力-应变曲线。结果表明,在β单相区应力-应变曲线呈现动态回复特征,在α+β两相区呈现典型动态再结晶曲线特征。变形组织由α相以及少量的β相构成,层片α相发生球化,随着变形温度升高,球化率降低,再结晶晶粒长大。在低应变速率变形时,流变应力软化机制以α相动态球化为主,高应变速率变形时除了球化外,片状α相周围有细小的再结晶晶粒形成。     

细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金动态压缩下绝热剪切带的形成及其特征

利用分离式Hopkinson动态压缩装置对添加0.03%Y2O3(质量分数, 下同)的细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金试样进行动态力学性能测试,观察分析了动态压缩后合金试样的显微组织。结果表明：在应变速率为1900 s-1下,合金沿着与冲击方向成45o的方向形成了明显的绝热剪切带,宽度10~25 μm。说明该合金对局部绝热剪切的敏感性大大提高且能在相对较低的应变速率下发生绝热剪切。同时位于剪切带中心区域的钨颗粒沿着其扩展方向被剧烈拉长成纤维状,表现出塑性流动局域失稳的特征     

高应变率下热挤压态细晶钨合金的动态力学性能及失效行为

采用快速热挤压技术对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe-0.03Y%进行变形强化,研究了高应变率下挤压态细晶钨合金动态力学性能及失效行为。结果表明:在较低应变速率下的挤压态细晶钨合金的屈服强度相近,约2000 MPa;断面上的钨颗粒被严重拉长直至破碎,破碎的细小钨颗粒粘附在软化的粘结相中,随着应变率的增加钨颗粒变形更加明显;剖面观察发现:沿着断裂面的钨颗粒发生了高度的剪切变形,而内部区域则基本没有变形,表现出了剪切局域化迹象。实验结果证明了挤压态细晶钨合金在动态加载条件下的失效方式是绝热剪切失效。     

Mg-11Gd-4Y-2Zn-0.4Zr合金热扭转过程组织演化规律及变形机理EI北大核心CSCD

针对固溶态Mg-11Gd-4Y-2Zn-0.4Zr合金,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术结合剪应力等效施密特因子计算,系统研究该合金在350~450℃热扭转过程中组织演化规律及变形机理,为该合金剪切变形工艺的开发提供理论支撑。结果表明:扭转变形后,该合金原始等轴晶粒沿着剪切方向被拉长,同时,形成具有剪切特征的变形织构。350℃变形时,该合金变形机制以基面滑移为主,部分晶粒发生拉伸孪晶,孪晶变体的选择满足施密特定律,且当基面滑移和拉伸孪晶受抑制时,发生LPSO相扭折变形协调应变;400℃变形时,部分晶粒出现二次孪晶,并在孪晶界和扭折界面发生动态再结晶;450℃变形时,形成变形晶粒和再结晶晶粒的“双模”组织,再结晶织构为随机织构,可以显著弱化变形织构。     

层片组织Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金动态等轴化动力学行为（英文）

通过等温热压缩实验研究Ti-6.5Al-2Zr-1Mo-1V合金在温度750~950°C、应变速率0.001~10 s~(-1)条件下的动态等轴化动力学行为。结果表明,层片组织α相的等轴化分数随变形温度升高和应变速率降低而增大,并构建了JMAK型等轴化动力学方程,且方程预测的等轴化动力学曲线与实验值吻合较好。此外,结合SEM和TEM微观组织观察发现,层片组织α相的动态等轴化过程分为两个阶段,首先是由动态再结晶和机械孪晶两个互相竞争的机制引起的晶界分离阶段;第二阶段中β相渗入α/α界面导致等轴化完成,β相渗入α/α界面实质上是由Al、Mo和V等合金元素的扩散造成的。