發(fā)布時間：2017-03-24 21:14

  本文關鍵詞：Ti-6Al-4V絕熱剪切機理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Ti-6Al-4V合金相比其他合金,具有更加突出的綜合性能,成為工程和工業(yè)中的重要合金,并且被廣泛應用于航空航天、海洋工業(yè)、軍工業(yè)等重要領域。然而,在高應變率加載條件下,Ti-6Al-4V合金易形成不穩(wěn)定變形,本文對Ti-6Al-4V合金在高應變率下條件下,對其不同組織絕熱剪切敏感性和不同應力狀態(tài)下的合金絕熱剪切機理進行深入研究。這項研究對于研究材料中絕熱剪切帶的演化規(guī)律具有明顯的理論意義。本課題主要利用霍普金森壓桿裝置,在高應變率條件下對Ti-6Al-4V合金的試樣分別進行動態(tài)壓縮和動態(tài)剪切實驗,得到的圓柱狀試樣真實應力-應變曲線和帽狀試樣的時間-電壓曲線,對Ti-6Al-4V合金的動態(tài)力學性能進行定量研究,并比較出不同形狀試樣三種組織(等軸組織、雙態(tài)組織、層片組織)的絕熱剪切敏感性。此外,進一步采用金相顯微鏡,掃描電鏡、和硬度測試對試樣的斷口及剪切帶的微觀組織進行觀察,研究絕熱剪切帶的產生機理,并使用Johnson-Cook本構方程對Ti-6Al-4V合金的動態(tài)壓縮實驗進行了模擬。實驗表明:(1)Ti-6Al-4V合金圓柱狀試樣的三種組織力學性能表現出連續(xù)的屈服特征,并且隨著應變率的增加,表現出一定的應變率強化效應,而等軸組織發(fā)生斷裂的應變率最大,斷裂強度最大,斷裂應變也最大;通過對圓柱狀試樣動態(tài)壓縮發(fā)現,Ti-6Al-4V合金組織中層片組織具有相對其他兩種組織更高的絕熱剪切敏感性,其次為雙態(tài)組織,等軸組織具有較弱的絕熱剪切敏感性;而對帽狀試樣動態(tài)加載實驗中發(fā)現,等軸組織是Ti-6Al-4V合金三種組織絕熱剪切敏感性最強的,層片組織具有最弱的絕熱剪切敏感性,雙態(tài)組織介于兩者之間;(2)絕熱剪切帶顯微組織均表現為典型的“白亮帶”特征,并伴有微裂紋和微孔洞等現象,絕熱剪切帶的斷裂是由于剪切帶中存在的微裂紋及微孔洞擴展、長大而造成的宏觀的材料失效損傷;當應力狀態(tài)不同,Ti-6Al-4V合金組織在不同加載條件下的塑性變形結果及其絕熱剪切帶在不同組織中擴展情況都表現了Ti-6Al-4V合金各種組織的絕熱剪切敏感性。對剪切帶及基體組織進行維氏硬度測量,發(fā)現剪切帶內細小晶粒區(qū)的硬度明顯高于其他區(qū)域組織;(3)建立Ti-6Al-4V合金的Johnson-Cook動態(tài)本構方程,當Ti-6Al-4V合金動態(tài)壓縮應變率在1100s-1~3500s-1,合金的動態(tài)塑性變形將產生32K~193K范圍內的絕熱溫升,由絕熱溫升可知,ASB內的等軸細小組織并不是發(fā)生動態(tài)再結晶,而是由晶粒碎化拉長形成的。絕熱溫升并影響著Johnson-Cook本構模型的理論曲線與實際曲線擬合效果。
【關鍵詞】：Ti-6Al-4V合金 動態(tài)力學性能 絕熱剪切帶 絕熱剪切機理 本構方程
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 鈦及鈦合金10-12
• 1.1.1 鈦的特性及應用10-11
• 1.1.2 鈦合金的分類及牌號11
• 1.1.3 鈦合金組織的特征及性能11-12
• 1.2 Ti-6Al-4V鈦合金及其熱處理12-14
• 1.3 絕熱剪切帶的研究動態(tài)14-17
• 1.3.1 絕熱剪切帶的形成及產生機理14-15
• 1.3.2 絕熱剪切帶微觀組織演化國內外研究現狀及發(fā)展趨勢15
• 1.3.3 絕熱剪切的國內外研究現狀及發(fā)展趨勢15-16
• 1.3.4 鈦及Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機理的研究現狀及發(fā)展趨勢16-17
• 1.4 高應變率下材料的動態(tài)力學研究方法17-18
• 1.4.1 高應變率下材料的動態(tài)載荷特點17
• 1.4.2 材料動態(tài)本構模型17-18
• 1.5 本課題的意義及內容18-19
• 第2章 實驗原理、材料及方法19-25
• 2.1 實驗材料19-20
• 2.1.1 試樣加工19
• 2.1.2 試樣制備19-20
• 2.2 實驗的主要設備及其他儀器20-23
• 2.2.1 分離式霍普金森壓桿裝置簡介20-21
• 2.2.2 實驗設備的原理21-22
• 2.2.3 實驗參數及數據處理22-23
• 2.2.4 實驗的其他儀器簡介23
• 2.3 實驗過程23-25
• 第3章 Ti-6Al-4V合金動態(tài)力學性能25-33
• 3.1 Ti-6Al-4V合金在不同熱處理條件下的組織結構25-26
• 3.2 TI-6Al-4V合金動態(tài)力學性能26-29
• 3.3 Ti-6Al-4V合金在高應變率下的斷口掃描分析29-33
• 第4章 Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機理分析33-50
• 4.1 單軸壓縮條件下Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機理分析33-40
• 4.1.1 Ti-6Al-4V合金不同軸面的金相分析33-37
• 4.1.2 Ti-6Al-4V合金在不同應變率下的剪切機理分析37-40
• 4.2 壓剪復合力條件下Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機理分析40-44
• 4.2.1 Ti-6Al-4V合金三種組織力學響應結果40-42
• 4.2.2 Ti-6Al-4V合金金相顯微照片分析42-44
• 4.2.3 Ti-6Al-4V合金金相掃描分析44
• 4.3 Ti-6Al-4V合金金相絕熱剪切機理分析44-45
• 4.4 微裂紋及微孔洞對絕熱剪切帶斷裂影響45-47
• 4.5 應力狀態(tài)對Ti-6Al-4V合金三種組織絕熱剪切敏感性的影響47-49
• 4.6 Ti-6Al-4V合金硬度測試49-50
• 第5章 Ti-6Al-4V合金動態(tài)本構關系50-62
• 5.1 動態(tài)本構關系基本方程50-51
• 5.2 Johnson-Cook動態(tài)本構關系51-62
• 5.2.1 應變強化參數的確立51-53
• 5.2.2 應變速率強化系數的確立53-55
• 5.2.3 絕熱溫升系數的確定55-58
• 5.2.4 本構方程的確立和改進58-62
• 第6章 結論62-63
• 參考文獻63-67
• 在學研究成果67-68
• 致謝68

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