Ti65钛合金板材高温力学性能及影响因素

拉伸测试钛合金Ti65在740～840℃、0.001 2～0.002 4 s^-1下力学性能,通过光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察Ti65合金的显微组织和断口形貌。结果表明：温度和应变率对Ti65合金力学性能影响显著。随温度升高,峰值应力减小;应变率越大,峰值应力越高。740℃时峰值应力为381.1 MPa,应变率为0.002 4 s^-1时峰值应力为244.9 MPa。高温和低应变率位错强化作用较小,降低变形抗力,促进软化。高温下断裂主要由微孔聚集引起,温度越高等轴韧窝数量越多,利于塑性的提高。     

Ti-6321钛合金力学性能和抗弹性能

以等轴、双态、魏氏组织的Ti-6321钛合金为研究对象,开展力学性能试验及抗弹性能试验,获得了钛合金的静动态力学性能、抗弹性能及其靶板的宏微观损伤特征.分析组织结构对钛合金靶板抗弹性能、失效机理的影响,以及力学性能与靶板抗弹性能的关联性.研究结果表明:等轴组织Ti-6321钛合金具有较好的静态与动态强度,表现出最佳的抗...     

Ti-6321钛合金力学性能和抗弹性能

以等轴、双态、魏氏组织的Ti-6321钛合金为研究对象,开展力学性能试验及抗弹性能试验,获得了钛合金的静动态力学性能、抗弹性能及其靶板的宏微观损伤特征。分析组织结构对钛合金靶板抗弹性能、失效机理的影响,以及力学性能与靶板抗弹性能的关联性。研究结果表明:等轴组织Ti-6321钛合金具有较好的静态与动态强度,表现出最佳的抗弹性能,魏氏组织抗弹性能较差,双态组织介于其中; Ti-6321钛合金的动态力学性能,包括动态流变应力和冲击吸收功,均与其抗弹性能表现出较好的正相关性;微观损伤显示,不同组织的钛合金靶板均出现了绝热剪切现象,等轴组织靶板中出现的绝热剪切带数量少、长度短、分叉汇合最少,魏氏组织靶板中绝热剪切的数量多、长度长、分叉汇合多。     

分离式霍普金森压杆加载下不同组织Ti-6321钛合金的动态响应行为

通过固溶处理获得不同组织的Ti-6321钛合金,研究组织对材料动态响应行为的影响.采用万能试验机和分离式霍普金森压杆实验装置,结合光学显微镜和扫描电子显微镜等表征方法,对加载后的钛合金试样微观组织演化进行观察分析.结果表明:等轴、双态和魏氏组织材料均具有明显的应变率强化效应,临界剪切断裂应变率为3000 s-1,双态组...     

微观组织对Ti6321钛合金靶板爆炸断裂失效的影响

通过不同热处理工艺获得不同组织的Ti6321钛合金靶板,研究微观组织对Ti6321钛合金靶板在爆炸加载过程中变形和断裂行为的影响。结合光学显微镜和扫描电子显微镜,对爆炸回收后的靶板进行微观断口和失效分析。结果表明：等轴组织靶板具有较高的抗变形能力,魏氏组织靶板具有较高的抗层裂破坏能力和较低的厚度减薄率,断裂模式包括塑性变形及中心颈缩环、沿颈缩环部分断裂、沿颈缩环全部断裂和中心完全撕裂;在200 g TNT爆炸加载下,双态组织靶板发生拉伸和剪切断裂;在300 g TNT爆炸加载下,等轴组织靶板发生拉伸、剪切断裂和层裂,双态组织靶板发生剪切断裂和层裂,断口均为韧性断裂;魏氏组织靶板在两种TNT药量加载下均产生剪切断裂,断口为韧性和脆性的混合型断裂,靶板的层裂和剪切断裂均为绝热剪切失效。     

Ti6321钛合金在Taylor杆冲击下的动态断裂微观组织观测

通过固溶处理获得近α型Ti6321钛合金的双态和魏氏组织,研究不同组织对材料在Taylor杆冲击条件下动态损伤和断裂行为的影响。利用Taylor杆对材料进行动态加载,弹体的撞击速度范围为146~228 m/s,结合光学显微镜、扫描电子显微镜和定量金相表征方法对其微观组织演化进行观察分析。结果表明：双态组织的Ti6321合金具有更好的抗冲击性能;双态组织和魏氏组织试样在加载后的显微组织均发生了明显变化,随着冲击加载速度的增加,双态组织的初生α晶粒尺寸由25.3 μm减小至16.7 μm,次生α相和β相在载荷作用下变形、碎化;对于魏氏组织钛合金,次生α相沿受力方向显著拉长;观察断口可以发现,两种组织试样的断口均可以分为光滑熔融区和韧窝区,两个区域之间的界限并不明显;两种组织试样均发生了绝热剪切破坏,相比于魏氏组织,双态组织Ti6321合金具有较低的绝热剪切敏感性。     

Mg-4.3Li-1.08Y-5.83Zn合金的微观组织与塑性不稳定性研究

采用常压铸造及热挤压方法制备Mg-4.3Li-1.08Y-5.83Zn变形合金,通过光学显微镜、扫面电子显微镜、能谱 和X射线衍射分析以及拉伸实验,研究合金的微观组织和变形行为及其力学性能变化。研究结果表明：Mg-4.3Li-1.08Y-5.83Zn合金的微观组织中形成了I-Mg₃YZn₆准晶相和W-Mg₃Y₂Zn₃及Mg_0.97Zn_0.03第2相,从而使合金的屈服强度和抗拉强度大幅度提高;在1×10^-5~1×10^-2 s^-1应变率范围内,该合金产生了明显的塑性不稳定行为,随着应变率提高,动态应变时效机制主导的塑性不稳定性是使合金的屈服强度和抗拉强度表现为负的应变率敏感性的根本原因。     

Ti-55511钛合金高温拉伸变形行为及显微组织演变

基于高温拉伸试验，探究Ti-55511钛合金在温度为740～920℃和应变率为0.001～0.1 s^-1下的高温拉伸变形行为和显微组织演变规律，用Arrhenius双曲正弦函数模型推导了拉伸变形时的本构方程。结果表明：Ti-55511钛合金在两相区(740～860℃)变形时，流变应力随变形温度的提高和应变率的降低而降低，峰值应力曲线出现由陡到缓的下降，由本构方程计算出两相区变形激活能为559.653 kJ·mol^-1，显微组织演变规律为在740、770℃变形时，断裂位置中短棒状α相沿合金变形方向被拉长和扭曲，破碎的α相形成等轴晶粒串，变形温度升至800、830℃时，扭曲α相减少，拉长α相变细，等轴晶粒串的数量增多，当温度升至860℃时，等轴α相的含量急剧下降，开始出现β晶界轮廓，破碎的α相细化的同时等轴化程度提高。在单相区(890～920℃)变形时，峰值应力比860℃先增后减，计算单相区的热变形激活能为196.039kJ·mol^-1，断裂区域等轴β晶粒尺寸随变形温度的升高而增大，晶界呈锯齿状，这与动态回复过程中发生多边化...     

基于Hopkinson杆试验技术的PA-GF50复合材料动态力学行为

为研究纤维含量50%短玻璃纤维增强聚酰胺复合材料PA-GF50的动态力学性能及其应变率效应,利用准静态液压试验机及分离式Hopkinson压杆、Hopkinson拉杆对标距段尺寸为6~10 mm的试样,进行了应变率范围0.000 5~1 600 s^-1的准静态压缩、准静态拉伸、动态压缩和动态拉伸试验。对试样的应力-应变曲线和最终破坏形态,材料在不同应变率下失效破坏过程的微结构力学机理进行了分析。研究结果表明：动态载荷下,材料强度明显高于准静态载荷（压缩载荷下材料在400 s^-1、900 s^-1和1 600 s^-1应变率下分别较准静态载荷下增强31%、25%和29%;拉伸载荷下材料在400 s^-1、800 s^-1和1 200 s^-1应变率下分别较准静态载荷下增强46%、47%和28%）,且失效应变有所降低;试样变形和最终破坏形态为压缩载荷下试样经历缺陷压实过程再进入弹性变形最终达到强度后失效,拉伸载荷下试样经历弹性变形达到强度后失效断裂;材料在不同应变率下的微结构机理为准静态载荷下微观裂纹扩展组合成为宏观裂纹,动态载荷下微裂纹分别扩展成为宏观裂纹;试样的宏观断口和扫描电子显微镜结果证实,材料在准静态压缩加载条件下断口较为平整,动态压缩载荷形成纤维拔出、纤维断裂等特征,准静态拉伸载荷下纤维拔出明显,而动态拉伸载荷下主要表现为纤维断裂。     

车用铸态Ti-5.5Al合金热压缩变形行为研究

用铸态Ti-5.5Al-3.0Nb-3.0Zr-1.2Mo合金为基材,在Gleeble-3800D热模拟测试机上高温压缩测试,变形温度为750~900℃,变形速率为0.001~1 s^-1,总变形比例为75%。结果表明:应变提高,铸态合金加工硬化明显,流变应力呈直线增大;到达峰值应力后,组织开始软化,在软化与硬化过程达动态平衡时,获得稳定流变。处于低变形温度下,动态软化受应变率影响最明显,合金软化受变形温度与应变率共同作用。升温至850℃,存在动态再结晶现象,表现为动态回复。以较低应变率变形时,促进动态再结晶的快速完成,α相可促进动态再结晶转变。提高应变率后,合金中的β相软化机制由动态再结晶转变成局部塑性流变。     

一种新型钛合金半固态锻造后的断裂行为研究

以新型钛合金Ti14为对象,对比研究常规和半固态锻造合金经不同时间热暴露后的室温拉伸性能,探讨热暴露后的断裂行为及其断裂机制。结果表明,半固态锻造试样热暴露后的强度均明显高于常规锻造试样,而塑性略低于常规锻造试样。常规锻造试样宏观断口三要素清晰可见,断口由细小的韧窝组成,韧窝密度较大;半固态锻造试样纤维区模糊,剪切唇区较大,断口为韧窝和解理的混合型断口,并伴随少量二次裂纹的出现。析出相的尺寸、形态、分布的差异是导致两种锻造态合金热暴露后断裂机制改变的主要原因。     

铀-钛合金高温拉伸性能研究

测试了铸态高碳和低碳铀-钛合金从室温～800℃温度范围内的拉伸性能.结果表明:室温下低碳铀-钛合金的拉伸性能优于高碳铀-钛合金.随着温度升高,两种合金的强度下降;塑性在低于500℃时变化不大,高于500℃后随温度上升而增加.在700℃附近,高碳铀-钛合金的塑性明显降低,而低碳铀-钛合金的塑性增长减缓.这是由于在该温度下,合金中产生了β相.此外,高碳铀-钛合金中存在较多的碳化钛夹杂物,也是导致其晶间强度下降的一个因素.     

钛合金固体银致脆行为研究

采用慢应变速率试验（ＳＳＲＴ）法并结合断口分析，研究了ＴＣ１１、Ｔｉ－８１１和ＴＣ４三种钛合金的固体银致脆（ＳＳＩＥ）行为，同时对ＳＳＩＥ机制进行了分析。结果表明，在２．４×１０－６ｓ－１慢速率拉伸条件下，磁控溅射Ａｇ膜使ＴＣ１１在４５０℃以上呈现出较显著的ＳＳＩＥ敏感行为，其ＳＳＩＥ下限温度约为４００℃。三种钛合金与Ａｇ箔紧密机械接触，在５００℃时均显示很高的ＳＳＩＥ敏感性，敏感程度依ＴＣ１１、ＴＣ４、Ｔｉ－８１１顺序增大。钛合金ＳＳＩＥ敏感性取决于Ａｇ与钛合金表面结合紧密程度及Ａｇ沿钛合金晶界扩散速率、Ａｇ表面自扩散速率和钛合金表面氧化膜破裂速率的相对大小     

中高应变率条件下TC18钛合金动态力学行为的实验研究

应变和应变率是影响材料力学行为的两个重要因素,分离式霍普金森压杆（SHPB）技术是实现不同应变和应变率加载的有效途径之一。为研究室温下TC18钛合金的塑性变形和破坏行为,采用SHPB,通过调节子弹长度和速度实现对TC18钛合金圆柱试样不同应变和应变率的加载。实验得到了TC18钛合金在不同应变率下的真应力-真应变曲线和同一应变率不同应变下的真应力-真 应变曲线,并分别分析了应变硬化和应变率强化效应对TC18钛合金的动态力学性能的影响。实验结果表明：TC18钛合金压缩试样破坏时断口与加载方向（轴线）之间的夹角约为45°,其压缩破坏形式为典型的剪切破坏,与应变和应变率相关;应变率越高,TC18钛合金的流动应力和屈服强度越高,故该材料具有明显的应变率强化效应;绝热剪切带是裂纹形成和试样发生宏观剪切破坏的先兆。     

离心喷射沉积 Ti-48Al-2Mn-2Nb 合金的拉压性能

为了研究合金化和制备工艺对ＴｉＡｌ合金性能的影响，采用一种最新的真空离心喷射沉积成形技术制备了Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金，研究了合金的室温拉伸和压缩性能以及显微组织的影响。结果表明，离心喷射沉积成形合金的屈服强度为２５１ＭＰａ，抗拉强度为３０５ＭＰａ，延伸率为２．８％。压缩屈服强度为４８８ＭＰａ，抗压强度为２２１０ＭＰａ，压缩率为３３．９％。离心喷射沉积成形Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金组织呈层片状组织结构，并且含有孔隙，定量分析结果表明孔隙率约２％。文中对离心喷射沉积成形Ｔｉ－４８Ａｌ－２Ｍｎ－２Ｎｂ合金层片状组织的变形和断裂特征进行了分析。     

退火态TC4钛合金热变形本构关系的研究

利用Gleeble-3800热模拟机对TC4钛合金在550~800 ℃温区进行热变形试验研究。通过真应力、真应变分析得到TC4钛合金峰值应力随温度升高而降低、应变速率增大而升高,确定了550~800 ℃温区热变形激活能、建立了流变应力本构关系以及峰值应力与温度和变形速率之间的函数关系。通过热变形模拟为TC4钛合金热加工参数的合理制定与控制提供依据。