不同组织Ti6321合金的绝热剪切行为研究

通过热处理获得等轴组织、双态组织和魏氏组织的Ti6321合金,研究不同组织的Ti6321合金在动态压缩下的绝热剪切行为。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对帽形试样进行强迫剪切加载,结合扫描电子显微镜和金相显微镜,对其绝热剪切带和微观组织演化进行观察和分析。结果表明:Ti6321合金的绝热剪切敏感性与其组织密切相关,魏氏组织具有最高的绝热剪切敏感性,等轴组织与双态组织的绝热剪切敏感性接近。随着热处理温度的升高,双态组织的Ti6321合金初生α相含量降低,绝热剪切敏感性增大。冲击速度也会对Ti6321合金的绝热剪切行为产生较大影响,随着冲击速度提高,其绝热剪切敏感性提高。     

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3 000 s^-1,双态组织具有较好的静态、动态强塑性匹配,魏氏组织较差,等轴组织具有较高的临界剪切应变和冲击吸收功,分别为0.252和307 MJ/m³;应变率3 000 s^-1下,等轴组织的应变率敏感因子随应变的增加逐渐增大,魏氏组织相反,双态组织基本不变;应变为5%时,等轴和双态组织的应变率敏感因子随应变率的增加而增大,魏氏组织基本不变;3种组织均发生绝热剪切失效,等轴组织绝热剪切敏感性较低,魏氏组织绝热剪切敏感性较高。     

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。     

Ti-5553合金动态拉伸下的力学性能及微结构变化

为研究Ti-5553合金在高应变率载荷下的动态响应和微结构变化,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)和霍普金森拉杆(SHTB)装置对Ti-5553合金分别进行单纯SHTB加载和SHPB+SHTB加载,采用光学显微镜和扫描电子显微镜对加载后的试样进行观察,分析其显微组织和断口形貌,并结合定量金相分析方法进行相关计算。结果表明:SHPB加载和SHTB加载均会使Ti-5553合金发生应力诱发马氏体相变;Ti-5553合金在SHPB加载发生应力诱发马氏体相变之后再进行SHTB加载时,发生应力诱发马氏体相变的能力受到抑制;Ti-5553合金在SHPB加载后,材料的变形抗力降低,SHPB加载后再采用SHTB加载与单纯SHTB加载相比,材料的塑性变差、抗拉强度降低。     

不同组织Ti6321合金的绝热剪切行为研究

通过热处理获得等轴组织、双态组织和魏氏组织的Ti6321合金,研究不同组织的Ti6321合金在动态压缩下的绝热剪切行为。利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对帽形试样进行强迫剪切加载,结合扫描电子显微镜和金相显微镜,对其绝热剪切带和微观组织演化进行观察和分析。结果表明:Ti6321合金的绝热剪切敏感性与其组织密切相关,魏氏组织具有最高的绝热剪切敏感性,等轴组织与双态组织的绝热剪切敏感性接近。随着热处理温度的升高,双态组织的Ti6321合金初生α相含量降低,绝热剪切敏感性增大。冲击速度也会对Ti6321合金的绝热剪切行为产生较大影响,随着冲击速度提高,其绝热剪切敏感性提高。     

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。     

粉末冶金高钨合金钢热变形行为与加工图

在温度为900~1100 ℃、应变速率为0.001~1 s^-1的变形条件下,利用Gleeble热模拟试验机研究了粉末冶金工艺制备的新型高钨合金钢的热变形行为。结果表明：高钨合金钢的流变应力随应变率的降低和变形温度的升高而降低。构建高钨合金钢的Arrhenius双曲正弦函数本构方程及热加工图,得到高温变形激活能为377 kJ/mol,最佳变形工艺参数区间为1000~1100 ℃/0.001~0.01 s^-1。高温变形过程中,试样中有富钨μ相析出,在变形鼓胀区有微孔洞与微裂纹产生,数量随变形应变率的升高和温度的降低而增加,裂纹沿析出相萌生并扩展。同时μ相的析出提高了合金钢的高温强度。     

Ti6321钛合金再加载力学行为研究

对经轻气炮预冲击的Ti6321钛合金双态组织样品进行准静态压缩和动态压缩再加载试验,探究冲击后其力学性能的变化。利用光学显微镜(OM)和透射电子显微镜(TEM)对其微观组织演化进行观察并分析。结果表明,经预冲击后的Ti6321钛合金的静动态屈服强度、平均流变应力较原始样品有所升高,但断裂应变、冲击吸收功明显下降,且经过预冲击的样品经动态再加载后更易出现绝热剪切破坏。TEM结果表明,经轻气炮预冲击过后的样品内部有孪晶生成,从而导致了Ti6321钛合金表现出冲击波强化效应。