TC6钛合金绝热剪切带不同发展阶段的精细结构

采用分离式Hopkinson Bar技术对TC6钛合金进行动态剪切试验,通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜研究Tc6钛合金绝热剪切带不同发展阶段的精细结构及其形成机制.结果表明:在高应变率下,材料绝热剪切带的形成是一个由萌生、扩展、完全发展组成的过程,Tc6钛合金绝热剪切带在不同发展阶段的精细结构有很大的不同,从萌生到完全发展,塑性变形剧烈程度逐渐增大,位错在TC6钛合金绝热剪切带的形成中起到非常重要的作用.     

高应变率下TC4-DT钛合金的动态力学性能及塑性本构关系

为研究TC4-DT钛合金的动态力学性能及其本构关系,在1000~8000 s-1应变率范围内,利用分离式Hopkinson压杆试验装置对该材料进行动态压缩试验,得到高应变率下的真实应力-应变曲线。结果表明:高应变率时TC4-DT钛合金材料存在应变率增强、增塑以及应变强化效应,其流变应力表现出较强的应变率敏感性。通过微观组织观察,发现高应变率变形时出现绝热剪切带是材料流变应力急剧减小的主要原因。改进Johnson-Cook本构模型中的温度项,利用试验数据对TC4-DT钛合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合,得到室温下该材料的动态塑性本构方程,模型计算结果和试验结果证明该模型可以更好地预测TC4-DT钛合金高应变率下的塑性流变应力。     

不同应力状态下TC6钛合金不同组织绝热剪切敏感性研究

采用分离式霍普金森压杆装置,对TC6钛合金不同组织的圆柱试样和帽形试样分别进行应变率为103s-1量级的动态压缩及动态剪切试验,结合力学响应及微观分析研究不同应力状态下TC6钛合金3种典型组织的绝热剪切敏感性。结果表明:在单轴压缩应力状态下,TC6钛合金3种典型组织绝热剪切敏感性从高到低依次为网篮组织、等轴组织、双态组织;在压剪复合应力状态下,3种典型组织在动态剪切时的绝热剪切敏感性从大到小依次为等轴组织、双态组织、网篮组织;应力状态不同,组织绝热剪切敏感性的差异实质上体现了组织在不同应力状态下的塑性变形能力及绝热剪切带在不同组织中扩展的难易程度。     

TC18钛合金绝热剪切带晶粒细化机制

采用分离式霍普金森压杆,对TC18钛合金试样进行室温高应变率(103s-1)剪切试验,通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜观察绝热剪切带微结构,研究高应变率变形条件下TC18钛合金中所形成绝热剪切带的晶粒细化机制。TEM观察表明:绝热剪切带中晶粒细化是由3种机制共同作用的结果。第1种机制是由于变形晶粒中位错快速增殖、快速运动、塞积,塞积处产生巨大应力集中,导致形成裂纹并最终断裂形成细小晶粒;第2种机制为本研究提出的细小晶粒由拉长晶粒的"内颈缩"方式形成;第3种机制——细小晶粒由动态再结晶形成。     

高应变速率下TC11钛合金动态剪切行为与性能

采用分离式霍普金森压杆（Hopkinson Bar）装置系统,对TC11钛合金进行室温高应变速率（700-2100s^-1）动态剪切试验,通过光学显微镜、显微硬度分析仪、扫描电镜研究了TC11钛合金动态剪切行为、绝热剪切带微观组织与性能。结果表明：TC11钛合金随应变速率的提高绝热剪切敏感性增加;绝热剪切带由过渡区域的变形拉长组织和中间部位的细小晶粒组织组成,具有清晰的剪切变形流线,宽度约为10μm;绝热剪切带内的显微硬度值高于基体组织,是,由应变速率强化和应变强化与热软化相互作用的结果。     

TC6钛合金变形组织不同取向绝热剪切敏感性研究

利用分离式Hopkinson Bar技术,对α+β双相钛合金TC6锻态变形组织不同取向圆柱试样进行动态压缩试验,结合力学响应及微观分析方法,研究TC6钛合金变形组织不同取向的绝热剪切敏感性。结果表明:TC6钛合金变形组织不同取向的绝热剪切敏感性不同,具有显著的各向异性特点,法向(ND)具有最高的绝热剪切敏感性,RD方向具有最小的绝热剪切敏感性。3种不同取向的绝热剪切敏感性差异主要是由于变形过程中各取向所产生的热软化效应不同所致。     

组织及应变率对TC6钛合金绝热剪切敏感性的影响

采用分离式Hopkinson Bar技术对不同热处理工艺的TC6钛合金进行了动态剪切试验,研究了不同组织状态及不同应变率下的绝热剪切敏感性,并进行了金相观察及分析.结果表明:不同组织对TC6钛合金的绝热剪切敏感性有很大的影响,片状组织的绝热剪切敏感性最小,而球状组织的绝热剪切敏感性最高;随着组织中á相的增加,材料的绝热剪切敏感性增加;随着同一类型中晶粒尺寸的减小,材料的绝热剪切敏感性降低;随应变率的提高,TC6钛合金的绝热剪切敏感性也随之增加.     

工业纯钛动态压缩特性及破坏的实验研究

用分离式霍普金森压杆对TA2工业纯钛进行了动态压缩及绝热剪切破坏实验研究,得到了不同应变率和不同温度下的宏观应力-应变曲线。通过对压缩本构特性及微观金相破坏的比较分析,讨论了应变率、表观压缩本构特性对绝热剪切形成的影响。结果显示:TA2试样动态压缩呈现绝热剪切破坏特征,绝热剪切带在空间呈对称的双锥形状;应变率越高,形成绝热剪切带的临界应变越小;分析表明,动态压缩实验无法得到关于绝热剪切起始、发展过程的本构软化信息。     

初生α相含量对TC4 ELI钛合金动态应力应变行为的影响

利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对低间隙Ti-6Al-4V(TC4 ELI)钛合金中4种初生α相含量不同的等轴组织在不同应变速率(2 000、3 000和4 000 s 1)下进行动态压缩试验,通过动态压缩试验得到材料的动态真应力—应变(σ—ε)曲线,并利用金相显微镜(OM)等对试验后发生剪切失效破坏试样的端面进行观察分析。结果表明:随着初生α相含量的增加,TC4 ELI的平均动态流变应力、均匀动态塑性应变和冲击吸收功(E)的变化规律不明显,在4 000 s 1应变速率加载条件下,4组试样均发生剪切失效破坏,在失效试样的端面观察到几乎呈同心的圆弧形白亮绝热剪切带(ASB),部分剪切带发生分叉,裂纹在剪切带内形核、长大和聚合,最终导致试样断裂。     

高温、高应变率下TB6钛合金的动态压缩性能

利用高温Hopkinson压杆试验系统,对TB6钛合金分别进行应变率为3000 s~(-1),不同温度下(550～850℃)的动态压缩力学性能测试,得到材料在不同温度和应变率耦合作用下的真应力-应变曲线,考察材料流动应力的温度和应变率敏感性。结果表明,在高应变率条件下,材料具有一定的应变率增强、增塑效应,随着温度的升高,塑性变形产生的绝热升温热软化作用增强,剪切带长度增加;材料在750℃表现出反常的应变率软化现象,剪切带分叉可能是造成强度下降的原因。     

TC4合金绝热剪切动态演变过程数值模拟研究

对TC4合金强迫剪切过程进行了数值模拟,获得了绝热剪切过程中变形局域化区域内的von-Mises应力、有效塑性应变以及温度的分布规律。通过分析发现：大量应变集中于帽形试样变形局域化区域内,且在试样两拐角处最大;变形局域化区域内温度明显高于基体温度,且在试样两拐角处最高。结果表明,绝热剪切带内温度达到了TC4合金的再结晶温度,这为TC4合金绝热剪切带内微观组织变形机制的研究提供了依据     

TC6钛合金不同组织绝热剪切带的形成机理

采用分离式Hopkinson Bar技术对TC6钛合金等轴组织及网篮组织试样进行了动态剪切试验,通过光学显微镜、扫描电镜及透射电镜研究了TC6钛合金2种组织绝热剪切带的形成机理.结果表明:由于组织状态不同,其绝热剪切带的形成机理也不同;等轴组织绝热剪切带的形成是位错增殖、运动及塞积的结果,而网篮组织绝热剪切带的形成则是动态再结晶的结果.     

Microstructure and dynamic mechanical properties of tungsten-based alloys in the form of extruded rods via microwave heating

The dynamic mechanical properties of 93W–4.9Ni–2.1Fe alloys in the form of extruded rods sintered by microwave heating were investigated under dynamic compression using a split Hopkinson Pressure Bar. The microstructure and microhardness values of the sintered specimens after dynamic compression were analyzed and tested. The results show that the deformation amount and microhardness of specimens increase with increasing strain rate. When the strain rate is 3000 S^− 1, the deformation amount is increased to the maximum value of 59.8%, and the microhardness values of the tungsten grains and the matrix phase are also promoted to the maximum values of 7.66 and 6.92 Gpa, respectively. The formation of cracks during compressive deformation initiates before the appearance of the adiabatic shear bands. As the strain rate increases, cracks initiating at the edge of specimens gradually propagate to the bulk alloy, and the adiabatic shear band is observed at about 45° to the loading direction under the strain rate of 3000 S^− 1. These findings suggest that tungsten-based alloys extruded rods sintered by microwave heating would be an ideal material with excellent self-sharpening and penetration performance for penetrators.     

TC6钛合金动态断裂机制

采用分离式Hopkinson Bar系统,对双态组织的TC6钛合金帽形试样进行动态力学试验,研究其动态断裂失效机制。结果表明:双态组织TC6钛合金在动态下变形时,其断裂常与绝热剪切带相联系,且断裂由微孔洞形核、孔洞长大形成微裂纹、微裂纹长大扩展形成宏观断裂3个过程组成。     

The Effects of Specimen Geometry on the Plastic Deformation of AA 2219-T8 Aluminum Alloy Under Dynamic Impact Loading

The effects of specimen geometry on shear strain localization in AA 2219-T8 aluminum alloy under dynamic impact loading were investigated. The alloy was machined into cylindrical, cuboidal and conical (frustum) test specimens. Both deformed and transformed adiabatic shear bands developed in the alloy during the impact loading. The critical strain rate for formation of the deformed band was determined to be 2500 s^?1 irrespective of the specimen geometry. The critical strain rate required for formation of transformed band is higher than 3000 s^?1 depending on the specimen geometry. The critical strain rate for formation of transformed bands is lowest (3000 s^?1) in the Ø5 mm × 5 mm cylindrical specimens and highest (> 6000 s^?1) in the conical specimens. The cylindrical specimens showed the greatest tendency to form transformed bands, whereas the conical specimen showed the least tendency. The shape of the shear bands on the impacted plane was also observed to be dependent on the specimen geometry. Whereas the shear bands on the compression plane of the conical specimens formed elongated cycles, two elliptical shaped shear bands facing each other were observed on the cylindrical specimens. Two parallel shear bands were observed on the compression planes of the cuboidal specimens. The dynamic stress–strain curves vary slightly with the specimen geometry. The cuboidal specimens exhibit higher tendency for strain hardening and higher maximum flow stress than the other specimens. The microstructure evolution leading to the formation of transformed bands is also discussed in this paper.     

高速弹丸冲击诱发TC32钛合金中绝热剪切带的组织演化行为

采用光学显微镜(OM),扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)研究了Ti-5Al-3Mo-3Cr-1Zr钛合金在高速弹丸冲击后的组织特征和演变行为。在弹坑周围,绝热剪切带(ASB)和剪切应力一直呈半圆状分布。观察到绝热剪切带中尺寸较大等轴晶粒和细长板条亚晶粒的旋转细化过程。采用聚焦离子束(FIB)技术准确地从ASB中的裂纹尖端取样制备TEM样品,在裂纹尖端区域周围发现非晶区、非晶-纳米晶过渡区域、细小纳米晶区共存。计算结果表明,绝热剪切带内温度升高可导致微观组织熔化,快速淬火后形成非晶区和细小的纳米晶。由于绝热剪切带中的显微组织是细小的等轴晶和非晶,具有较高的强度,使形变带与基体之间成为相对较弱的区域,绝热剪切带中的裂纹也主要在该区域萌生,裂纹通过微孔洞旋转联结的方式扩展。     

AZ31镁合金中绝热剪切带的组织演变规律

为了深入了解镁合金绝热剪切带与裂纹的关系,进而揭示镁合金在高速冲击载荷作用下局部变形绝热剪切的组织演变规律,采用分离式Hopkinson压杆对AZ31镁合金的帽状式样进行冲击压缩实验,而后利用光学显微镜,扫描电镜和维氏硬度计分别对冲击后的AZ31试样进行分析。结果表明,绝热剪切带形成于最大剪应力方向,随着冲击载荷的不断增加,沿着切应力方向上的微孔洞和微裂纹不断长大,直至彼此相互连接成裂纹,最终导致材料的断裂。经对剪切带及周围组织维氏硬度的测量发现,剪切带内细小晶粒区的硬度明显高于周围组织。