純鈦拉伸變形行為的尺寸效應研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)逐漸向輕量化和微型化發(fā)展，微成型、超精密機械加工等微細加工技術不斷進步，使微小尺寸材料應用更加廣泛。然而，在微小尺寸的金屬材料中存在著一種尺寸效應現(xiàn)象，即其性能會受樣品尺寸或晶粒尺寸的影響，使微小尺寸金屬材料呈現(xiàn)出與常用尺寸金屬材料不同的性能特點。
　　本文以工業(yè)純鈦TA2為材料，通過退火熱處理的方法，將厚度分別為50μm、100μm、200μm和800μm的純鈦薄板的晶粒尺寸、晶體取向和位錯組態(tài)調控到基本一致。采用常

2、規(guī)拉伸試驗，測試了不同厚度退火態(tài)純鈦的拉伸性能，發(fā)現(xiàn)在本文所選用的幾個厚度尺寸下，隨著樣品厚度的減小，其強度和延伸率均呈下降趨勢。
　　運用基于OM-DIC的原位拉伸技術對不同厚度純鈦的拉伸變形行為進行研究，宏觀上，建立了不同厚度的純鈦在不同工程應變量下對應的應變分布規(guī)律:隨著厚度的減小，產生應變局域化現(xiàn)象所對應的工程應變量減小，應變分布均勻性下降。產生應變局域化現(xiàn)象所對應的工程應變量越小，即材料的均勻延伸率越小。應變分布的均勻性

3、越差，表明材料整體參與塑性變形的能力越差?？v向應變的分布情況與頸縮程度的大小一致，剪切應變的分布情況與材料斷裂路徑一致。
　　運用基于SEM-DIC原位拉伸技術對不同厚度純鈦的拉伸變形行為進行研究，微觀上，由不同厚度的純鈦在不同工程應變量下對應的晶粒應變分布情況，反應出不同厚度純鈦的晶粒變形規(guī)律:相同工程應變量下，隨著厚度的減小，呈壓應變分布的晶粒占比減少，即未參與變形晶粒占比減少，各晶粒的應變分布差異增大，即晶粒間的變形程度差異

4、增大。表明厚度越小的純鈦，微觀變形的協(xié)調性一致性越差。
　　通過透射微觀組織觀察并結合宏觀、微觀變形規(guī)律，揭示了厚度尺寸對純鈦的拉伸性能產生影響的根本原因在于厚度方向的晶粒情況。其中，塑性方面，厚度小的純鈦，其厚度方向的晶粒數(shù)少，開始塑性變形的晶粒起的作用就相對較大，且晶粒數(shù)少限制了晶粒間的協(xié)調變形，使得各晶粒的變形程度差異大，進而宏觀上的應變分布不均勻，更容易產生應變集中，此外，厚度減小到50μm時，孿生系統(tǒng)啟動產生了孿晶，誘導