動(dòng)高壓加載下鈦合金的力學(xué)性能演化及層裂特性的研究.pdf

1、鈦合金因其可加工性好、比強(qiáng)度高、質(zhì)輕及耐腐蝕性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)已廣泛應(yīng)用在國(guó)防、航空及航天等領(lǐng)域中。然而，當(dāng)鈦合金在這些領(lǐng)域中服役時(shí)，往往會(huì)承受動(dòng)高壓加載作用。鑒于此，本文以Ti-6Al-4V和 Ti-47Nb兩種鈦合金為研究對(duì)象，通過平板撞擊試驗(yàn)及室溫靜動(dòng)態(tài)壓縮再加載試驗(yàn)，并結(jié)合光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）及X射線衍射（XRD）等微觀分析手段，系統(tǒng)研究了合金成分、相及組織形貌等材料學(xué)因素對(duì)動(dòng)高壓加載后鈦合金的力學(xué)性能及層裂行為

2、的影響。主要研究成果如下：
　　預(yù)估的沖擊Hugoniot參數(shù)（ρ0，C0及λ0）及沖擊壓力（PH）均與實(shí)測(cè)值符合良好。在預(yù)估沖擊壓力范圍內(nèi)（PH<15 GPa），兩種鈦合金均服從達(dá)-麥關(guān)系式及沖擊波-粒子速率（D-u）線性關(guān)系式。兩種鈦合金的沖擊壓力與粒子速率（PH-u）Hugoniot曲線的相對(duì)位置自上而下為Ti-47Nb合金和Ti-6Al-4V合金，這表明鉬當(dāng)量（[Mo]eq）大的Ti-47Nb合金，其沖擊PH-u Hugo

3、niot曲線更加陡峭。因此兩種鈦合金的沖擊壓力相同時(shí)，Ti-47Nb合金的飛片速度要小于Ti-6Al-4V合金。
　　經(jīng)不同幅值沖擊波作用后的Ti-47Nb合金和Ti-6Al-4V合金，在室溫準(zhǔn)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)再加載條件下前者的塑性要好于后者。Ti-6Al-4V合金的流變應(yīng)力及屈服強(qiáng)度要明顯高于Ti-47Nb合金，表現(xiàn)出了一定的沖擊波強(qiáng)化效應(yīng)。材料經(jīng)動(dòng)高壓加載作用后，內(nèi)部缺陷密度的增加是造成其沖擊波強(qiáng)化效應(yīng)的主要原因。另外，Ti-47N

4、b合金中的β-α″相變也是引起沖擊波強(qiáng)化效應(yīng)的重要因素。
　　Ti-6Al-4V和Ti-47Nb合金分別在沖擊壓力為10.24 GPa和6.73 GPa時(shí)出現(xiàn)完全層裂，這表明Ti-6Al-4V合金抗層裂破壞能力要強(qiáng)于 Ti-47Nb合金。兩種合金層裂斷口均為韌窩狀形貌，表現(xiàn)出了韌性斷裂的特征。
　　Ti-6Al-4V合金中的層裂微孔洞大多在α/β兩相界面處形核，并沿相界擴(kuò)展形成微裂紋。隨后孔洞或裂紋沿轉(zhuǎn)變絕熱剪切帶（ASB）