【摘要】：局域應(yīng)變分布對Ti-Al層狀復合材料塑性變形有很大影響。本論文采用熱軋制復合法制備微米級Ti-Al層狀復合材料,通過掃描電鏡、透射電鏡等,對Ti-Al層狀復合材料進行組織分析和力學性能測試,研究層狀結(jié)構(gòu)參數(shù)對Ti-Al層狀復合材料的影響。采用DIC技術(shù),從局域應(yīng)變分布角度研究Ti-Al層狀金屬材料的塑性變形特性:宏觀尺度上建立不同宏觀應(yīng)變量下局域應(yīng)變分布的關(guān)系;在微觀上定量表征特定區(qū)域(界面)的局域應(yīng)變隨著塑性變形進行的影響規(guī)律,從局域應(yīng)變分布角度,揭示層狀金屬材料強韌化本質(zhì)原因。采用熱壓-軋制工藝制備了等層厚比、不同層厚的Ti-Al層狀復合材料,層厚為480-480μm、240-240μm、100-100μm、60-60μm四種體系。采用SEM對層狀Ti-Al復合板的微觀組織進行觀察發(fā)現(xiàn),Ti-Al層狀復合材料各組元層厚最均勻,且界面平直、無縫隙,界面結(jié)合良好。通過EBSD分析得到,層狀Ti-Al復合板Ti層織構(gòu)主要為0002//ND基面織構(gòu)。通過TEM分析,觀察到了界面中間層Ti Al3,尺寸在100nm。通過室溫拉伸試驗,測試了原始Ti層和不同層厚的Ti-Al復合板的室溫拉伸性能。隨著層厚的增加,Ti-Al層狀復合材料的抗拉強度以及延伸率都呈增大趨勢,延伸率隨著層厚增加從33%至38%;抗拉強度從246MPa至330MPa,強度提高了大約35%。在宏觀尺度基于DIC的原位拉伸,單層Ti和Ti-Al層狀復合材料的局域應(yīng)變隨宏觀應(yīng)變量的分布規(guī)律;從塑性變形局域應(yīng)變分布演化規(guī)律上看,局域應(yīng)變分布擴展路徑的長短,是衡量材料塑性變形能力的重要標志;橫向局域應(yīng)變分布梯度是導致材料頸縮失效的原因;切應(yīng)變分布與材料斷裂有很大關(guān)系。研究了局域應(yīng)變增加速率對層狀材料塑性變形的影響,局域應(yīng)變增加速率高,材料塑性流動能力低,更容易產(chǎn)生局域應(yīng)變集中,導致材料失效斷裂。通過微觀尺度基于DIC的原位拉伸,觀察到了特定界面區(qū)域的局域應(yīng)變分布規(guī)律,在Ti-Al層狀復合材料塑性變形過程中Ti和Al界面是容易出現(xiàn)局域應(yīng)變集中的區(qū)域。通過同步輻射原位觀察到了裂紋萌生擴展情況,斷裂機制如下:起初變形不協(xié)調(diào)差異容易導致微裂紋在界面產(chǎn)生,隨著不協(xié)調(diào)加劇,裂紋沿界面擴展。Ti出現(xiàn)塑形失穩(wěn),界面裂紋在Al不斷加工硬化時,往Ti方向擴展。當裂紋向Ti層擴展到一定程度,Al層形變強化階段結(jié)束,也進入塑形失穩(wěn),Ti層裂紋尖端得到Al層應(yīng)力釋放,終止了擴展,直到Al層塑形失穩(wěn)終止,界面裂紋貫穿Al層,然后貫穿出區(qū)域應(yīng)力得到釋放,引起臨近層的應(yīng)力集中,裂紋貫穿擴展斷裂,直至最終材料斷裂。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB331
【圖文】：

材料特有的增韌方式，如圖 1-1 所示，主要表我們認為，脆性層中的裂紋擴展距離近似等于近似垂直于外力施加的方向。因此，裂紋數(shù)目長，進而在斷裂過程中吸收大量的能量，同時可有效降低主裂紋尖端的應(yīng)力場強度因子，降化作用。

圖 1-2 層狀材料斷裂模式[23](a)多重裂紋擴展示意圖; (b)單一裂紋擴展示意圖[24]研究了不同層狀材料的斷裂行為，如表 1-1 所)的厚度均為 300μm�？梢钥吹�，在固定材料組

不同厚度比Ni/Al2O3層狀材料的斷裂形貌

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 徐飛鴻;吳太廣;孫麗娟;;基于數(shù)字圖像相關(guān)的塑性變形識別方法[J];長沙理工大學學報(自然科學版);2009年03期

本文編號：2744370