组织细节对双态组织TC4钛合金静动态力学性能及绝热剪切行为影响规律研究

发布时间：2017-04-21 17:04

  本文关键词：组织细节对双态组织TC4钛合金静动态力学性能及绝热剪切行为影响规律研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛合金具有密度低,比强度高,耐高温耐腐蚀等一系列的优异性能,使得其在装甲防护领域有着很大的应用潜力。本文针对TC4钛合金,通过制定合理的热处理工艺精细调控其组织细节,获得了7种具有不同组织精细特征的双态组织TC4钛合金。通过对这7种双态组织TC4钛合金开展一系列的动态压缩实验,并采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对实验后的材料进行微观分析,研究了组织细节,即:转变β区体积分数和转变β区内次生片层α宽度(αs片层宽度),对双态组织TC4钛合金静动态力学性能及其绝热剪切行为的影响规律。主要研究结果如下:通过对热处理工艺中固溶温度及冷却速率的调控,获得了7种具有不同组织精细特征的双态组织TC4钛合金。随着固溶温度的升高,双态组织中转变β区体积分数依次增加;随着冷却速率的降低,双态组织中αs的片层宽度则随之增宽。在准静态实验条件下,双态组织TC4钛合金的强度、硬度随着转变β区体积分数的增加,呈现出先升高后降低的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最大值,而随着αs片层宽度的增宽,强度、硬度则均呈现出降低的规律;双态组织TC4钛合金的塑性随着αs片层宽度的增宽,呈现出增加的规律。在动态压缩实验条件下,双态组织TC4钛合金的动态抗压强度随着转变β区体积分数的增加,呈现出先升高后降低的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最大值,而随着αs片层宽度的增宽,动态抗压强度呈现出随之降低的规律;双态组织TC4钛合金的塑性应变则随着转变β区体积分数的增加,呈现出降低的规律,而随着αs片层宽度的增宽,呈现出增加的规律。在强迫剪切实验条件下,双态组织TC4钛合金的绝热剪切敏感性随着转变β区体积分数的增加,呈现出先降低后升高的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最低值,而随着αs片层宽度的增宽,绝热剪切敏感性呈现出降低的规律。在精确控制应变的动态压缩实验条件下,双态组织TC4钛合金中产生绝热剪切带的临界应变和所需孕育能随着转变β区体积分数的增加,呈现出先增加后减小的规律,且在转变β区体积分数为80.7%时出现最大值;而随着αs片层宽度的增宽,产生绝热剪切带的临界应变和所需孕育能则呈现出增加的规律。
【关键词】：TC4钛合金 微观组织 力学性能 绝热剪切敏感性 绝热剪切带
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.23
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-26
• 1.1 论文研究背景10
• 1.2 国内外钛合金研究现状及发展趋势10-19
• 1.2.1 钛及钛合金的发展概况10-11
• 1.2.2 钛合金的固态相变11-13
• 1.2.3 钛合金的热处理及组织13-17
• 1.2.4 组织对TC4钛合金静动态性能的影响17-19
• 1.3 TC4钛合金的绝热剪切失效的研究现状19-24
• 1.3.1 绝热剪切现象19-20
• 1.3.2 绝热剪切带内微结构的演化机制20-24
• 1.4 本论文主要研究内容24-26
• 第二章 实验材料与方法26-31
• 2.1 实验材料26
• 2.2 微观组织的观察26-27
• 2.2.1 OM微观组织观察26-27
• 2.2.2 SEM断口形貌观察27
• 2.3 力学性能实验27-29
• 2.3.1 准静态力学性能实验27-28
• 2.3.2 动态压缩力学性能实验28-29
• 2.4 强迫剪切实验29-30
• 2.5 精确控制应变的动态压缩实验30-31
• 第三章 组织细节对双态组织TC4合金静动态力学性能影响31-44
• 3.1 热处理工艺及其微观组织31-34
• 3.1.1 转变 β 区体积分数的调控31-33
• 3.1.2 α_s片层宽度的调控33-34
• 3.2 组织细节对双态组织TC4合金静态力学性能的影响34-38
• 3.2.1 转变 β 区体积分数对合金静态力学性能的影响34-36
• 3.2.2 α_s片层宽度对合金静态力学性能的影响36-38
• 3.3 组织细节对双态组织TC4合金动态力学性能的影响38-43
• 3.3.1 转变 β 区体积分数对合金动态力学性能的影响38-40
• 3.3.2 α_s片层宽度对合金动态力学性能的影响40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 组织细节对TC4合金绝热剪切行为的影响44-50
• 4.1 转变 β 区体积分数对TC4合金绝热剪切行为的影响45-47
• 4.2 α_s片层宽度对TC4合金绝热剪切行为的影响47-48
• 4.3 本章小结48-50
• 第五章 精确控制应变的动态压缩实验50-67
• 5.1 转变 β 区体积分数对剪切带扩展速率及孕育能的影响50-60
• 5.1.1 转变 β 区体积分数对剪切带扩展速率及临界应变的影响50-59
• 5.1.2 转变 β 区体积分数对剪切带孕育能的影响59-60
• 5.2 α_s片层宽度对对剪切带扩展速率及孕育能的影响60-66
• 5.2.1 α_s片层宽度对剪切带扩展速率及临界应变的影响60-65
• 5.2.2 α_s片层宽度对剪切带孕育能的影响65-66
• 5.3 本章小结66-67
• 结论67-68
• 参考文献68-73
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单73-74
• 致谢74

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