辽宁工程技术大学，辽宁 阜新 123000

提出了利用梯度塑性理论计算Ti-6Al-4V绝热剪切带的局部剪切应变新方法.绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变依赖于临界塑性剪切应变、试样的标定长度、绝热剪切带总厚度、绝热剪切带的平均塑性剪切应变.计算表明,随着绝热剪切带总厚度的增加,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变以非线性方式下降.当绝热剪切带总厚度的取值接近1 mm时,尽管确定临界塑性剪切应变的方法不同,但是,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值差别很小.当绝热剪切带总厚度取值在0.335～1 mm之间时,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值位于Liao及Duffy(1998)实验结果的下限(75%)和上限(350%)之间.     

Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度及应变率效应研究

通过引入与Batra及Kim类似的论点,将绝热剪切带宽度定义为绝热剪切带的中心区域的宽度(w5%),在该区域上温度比其峰值小5%,利用Johnson-Cook模型及梯度塑性理论分析Ti-6Al-4V绝热剪切带的厚度及应变率的影响.计算表明,在名义应变率的下限(800s-1)及上限(1400s-1)之间,当绝热剪切带的总厚度选取为0.3235及0.0705 mm时,计算结果非常接近于绝热剪切带宽度的上限(55 um)及下限(12 um).当应变率较低时,绝热剪切带较宽.随着应变率的增加,绝热剪切带宽度快速降低.在高应变率时,绝热剪切带宽度基本保持恒定.该理论结果与Dodd及Bai的理论结果有类似之处,与Weerasooriya及Beaulieu针对钨合金的实验结果非常一致,与Klepaczko及Rczaig的数值结果的前半部分相似.     

钛合金绝热剪切带的局部剪切应变估算的新方法

提出了利用梯度塑性理论计算Ti-6Al-4V绝热剪切带的局部剪切应变新方法.绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变依赖于临界塑性剪切应变、试样的标定长度、绝热剪切带总厚度、绝热剪切带的平均塑性剪切应变.计算表明,随着绝热剪切带总厚度的增加,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变以非线性方式下降.当绝热剪切带总厚度的取值接近1 mm时,尽管确定临界塑性剪切应变的方法不同,但是,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值差别很小.当绝热剪切带总厚度取值在0.335～1 mm之间时,绝热剪切带的最大局部塑性剪切应变的计算值位于Liao及Duffy(1998)实验结果的下限(75%)和上限(350%)之间.     

钛合金绝热剪切的敏感性分析及环境温度的影响

通过引入与Batra及Kim类似的观点,将绝热剪切带宽度定义为绝热剪切带的中心区域的宽度(W5%),在该区域上温度比其峰值小5%,利用Johnson-cook模型及梯度塑性理论分析Ti-6A1-4V绝热剪切带的厚度随环境温度的演变规律.计算表明,随着环境温度的升高,绝热剪切带宽度增加,这与许多实验观测结果一致.当绝热剪...     

钛合金绝热剪切带出现时临界塑性剪切应变的估算方法

基于曲线的最小二乘拟合方法,计算了Ti-6Al-4V绝热剪切带出现时的临界塑性剪切应变。根据梯度塑性理论,获得了绝热剪切带内部的局部塑性剪切变形分布曲线的理论表达式,用于拟合Liao及Duffy的实验数据。在不同的绝热剪切带宽度取值条件下,估算了绝热剪切带出现时的临界塑性剪切应变。当绝热剪切带的宽度取值在1~2mm时,计算出的临界塑性剪切应变在0.1~0.47之间。绝热剪切带内部的局部变形分布曲线的理论表达式可以很好地描述流线的非线性特征。当绝热剪切带的宽度取值较大时,绝热剪切带内部的流线的理论结果在两端较弯曲;而当其取值较小时,这些流线比较平直,仅稍微弯曲。     

基于梯度依赖的JOHNSON-COOK模型的韧性绝热剪切敏感性

以基于梯度塑性理论提出的绝热剪切带内部的局部塑性剪切变形分布的理论表达式为基础,研究10个参数对绝热剪切敏感性的影响。对LIAO及DUFFY给出的Ti-6Al-4V绝热剪切带内部的1条流线的实验结果进行最小二乘曲线拟合。估算绝热剪切带宽度取值不同时的临界塑性剪切应变。理论曲线很好地反映了绝热剪切带内部流线的非线性变形特征。利用不同的临界塑性剪切应变值反算了JOHNSON-COOK模型中的一些参数。研究发现,绝热剪切敏感性随着初始静态屈服应力、功热转化因子和应变率参数的降低而降低,这与密度、热容、环境温度及应变硬化指数的影响刚好相反。所提出的模型可以预测绝热剪切带的宽度由高至低的演变过程,直到达到一个稳定值,这一点DODD和BAI模型做不到。     

基于实测剪切应力及局部应变的Ti-6Al-4V绝热剪切带的峰值温度估算

认为试样表面的变形场出现不连续性不是绝热剪切带出现的标志,而是形变绝热剪切带进一步发展的结果;在计算绝热剪切带内部的峰值温度时应从局部剪切应变中扣除弹性应变,因为弹性应变不会对塑性功有所贡献。以动态扭转的Ti-6Al-4V试样(TA-50)为例,计算了绝热剪切带内部的峰值温度,其被划分为3部分:环境温度、均匀和非均匀变形引起的温度。在两种条件下(从局部剪切应变中扣除弹性应变与否),计算出的峰值温度分别为669和665℃,其在热回复和再结晶的温度范围之内,未达到相变的温度,比Liao及Duffy的理论计算值(630℃)要高。如果剪切应力-局部塑性剪切应变的关系不能完全确定,适当的近似是必要的。     

基于实测剪切应力及局部应变的Ti-6Al-4V绝热剪切带的峰值温度估算

认为试样表面的变形场出现不连续性不是绝热剪切带出现的标志,而是形变绝热剪切带进一步发展的结果;在计算绝热剪切带内部的峰值温度时应从局部剪切应变中扣除弹性应变,因为弹性应变不会对塑性功有所贡献。以动态扭转的Ti-6Al-4V试样（TA-50）为例,计算了绝热剪切带内部的峰值温度,其被划分为3部分：环境温度、均匀和非均匀变形引起的温度。在两种条件下（从局部剪切应变中扣除弹性应变与否）,计算出的峰值温度分别为669和665 ℃,其在热回复和再结晶的温度范围之内,未达到相变的温度,比Liao及Duffy的理论计算值（630 ℃）要高。如果剪切应力-局部塑性剪切应变的关系不能完全确定,适当的近似是必要的。     

Ti-6Al-4V剪切带内部的应变、温度分布及演变研究

采用梯度塑性理论，考虑了峰值剪切应力之后的材料承载能力缓慢降低的过程及承载能力快速降低的过程，推导了剪切带内部的剪切变形、应变及温度分布的公式。计算了Ti-6Al-4V剪切带内部塑性剪切应变，温度的分布及演变。在剪切带内部，塑性剪切应变及温度分布是高度不均匀的，这种不均匀性随着施加的塑性剪切应变的增加而增加。随着流动剪切应力的降低，剪切带内部的最大塑性剪切应变线性增加，最高温度非线性增加。由于微结构效应，基于梯度塑性理论的剪切带内部的最大塑性剪切应变及最高温度的预测值高于经典理论的预测值。将Ti-6Al-4V剪切带内部的剪切变形及应变的理论结果与根据前人高速摄影实验图片的计算结果进行了对比，理论与实验结果的趋势非常吻合，在数值上，剪切带内部的最大剪切应变的理论值仍低于实测值。     

Fe83Ga17Tby合金组织结构及磁致伸缩性能

采用Φ7.62 mm装甲钢平头子弹对Ti-6Al-4V合金进行侵彻,分析了Ti-6Al-4V合金弹着点及其弹着点周围宏观与微观组织变化与损伤.结果表明,Ti-6Al-4V合金弹着点微观组织变化与损伤与侵彻不同阶段所受应力、应变、应变硬化、热软化和弹头形状等因素密切相关.在高应变率下,Ti-6Al-4V合金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.Ti-6Al-4V合金弹着点在不同发展阶段的组织变化与损伤不同,各个阶段靶板受力状态在其微观组织变化与损伤中起到非常重要的作用.     

Temperature distribution in adiabatic shear band for ductile metal based on JOHNSON-COOK and gradient plasticity models

1 Introduction Adiabatic shear localization is one of the most important deformation and failure mechanisms in some titanium alloys subjected to moderate and high shear strain rates. Adiabatic shear band(ASB) can be observed in various applications, such as metal forming, perforation, impact on structures, ballistic impact, machining, torsion, explosive fragmentation, grinding, interfacial friction, powder compaction and granular flow[1?15]. The formation of ASBs is often followed by ductile…     

Quantitative calculation of local shear deformation in adiabatic shear band for Ti-6Al-4V

JOHNSON-COOK（J-C） model was used to calculate flow shear stress-shear strain curve for Ti-6Al-4V in dynamic torsion test. The predicted curve was compared with experimental result. Gradient-dependent plasticity（GDP） was introduced into J-C model and GDP was involved in the measured flow shear stress-shear strain curve, respectively, to calculate the distribution of local total shear deformation（LTSD） in adiabatic shear band（ASB）. The predicted LTSDs at different flow shear stresses were compared with experimental measurements. J-C model can well predict the flow shear stress-shear strain curve in strain-hardening stage and in strain-softening stage where flow shear stress slowly decreases. Beyond the occurrence of ASB, with a decrease of flow shear stress, the increase of local plastic shear deformation in ASB is faster than the decrease of elastic shear deformation, leading to more and more apparent shear localization. According to the measured flow shear stress-shear strain curve and GDP, the calculated LTSDs in ASB are lower than experimental results. At earlier stage of ASB, though J-C model overestimates the flow shear stress at the same shear strain, the model can reasonably assess the LTSDs in ASB. According to the measured flow shear stress-shear strain curve and GDP, the calculated local plastic shear strains in ASB agree with experimental results except for the vicinity of shear fracture surface. In the strain-softening stage where flow shear stress sharply decreases, J-C model cannot be used. When flow shear stress decreases to a certain value, shear fracture takes place so that GDP cannot be used.     

氢对Ti-6Al-4V合金组织及超塑变形行为的影响

应用光学显微镜研究氢对Ti-6Al-4V显微组织的影响,并在温度800℃～860℃和应变速率10-3s-1的变形条件下进行超塑拉伸实验。结果表明,随着氢含量的增加,β相的比例提高,且由等轴组织转变为双态组织,随着氢含量的进一步增加,在α相中形成了氢化物;同时,适量的氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金峰值应力,置氢0.32wt%H,其峰值流动应力降低了约55%;此外,适量置氢可以显著降低Ti-6Al-4V合金的超塑性变形温度,较原始合金最佳超塑变形温度可降低60℃～100℃,置氢0.11wt%H,在840℃获得了1190%的延伸率,较相同条件下的原始合金延伸率提高75%。文章研究结果可为超塑成形、超塑成形/扩散连接工艺及生产提供优化参考。     

Ti-6Al-4V钛合金固体渗硼法表面改性

对TC4钛合金(Ti-6Al-4V)进行表面渗硼使其表面硬度显著提高.渗硼温度为1000℃到1050℃,渗硼时间为5 h到20h.文内测量和比较了渗硼后钛合金表面的微结构、形貌、相组成等性质,研究了渗硼过程中Ti,Al,V,B等元素的扩散行为.在低温短时间渗硼时,渗硼层厚度仅0.8μm,而在高温长时间渗硼时,渗硼层厚度可达15 μm.实验证明,渗硼层由TiB和TiB2两相组成,并且它们的含量随渗硼温度提高而增加.渗硼层表面主要含TiB2,其显微硬度可达2200 HV0.01,渗硼层内表层主要含TiB,其显微硬度为1100 HV0.01.渗硼层的硬度远高于TC4钛合金的硬度.