本文關鍵詞：沖擊加載亞穩(wěn)近βTi-5553合金的動態(tài)響應行為研究

  更多相關文章： Ti-5553 鈦合金 二次加載動態(tài)力學性能 絕熱剪切帶 沖擊相變

【摘要】：本論文針對亞穩(wěn)近β型Ti-5553合金，通過不同熱處理工藝獲得α+β雙相和β單相組織，利用萬能材料試驗機、輕氣炮、分離式霍普金森壓桿（SHPB）和Gleeble熱力模擬材料試驗機，結合OM、SEM、TEM、XRD等材料微結構表征手段，研究組織結構對靜、動態(tài)力學響應及變形損傷和破壞的影響規(guī)律，獲得沖擊拉伸+沖擊壓縮以及溫度耦合加載條件下β單相Ti-5553合金沖擊相變和絕熱剪切特征，初步建立α+β雙相和β單相組織與靜動態(tài)力學性能的關系。本文為Ti-5553鈦合金在室溫、高溫和高應變率條件下服役提供一定的實驗和理論基礎。全文獲得以下研究成果： 對Ti-5553合金進行四種熱處理得到典型組織：雙態(tài)組織（T1、T2）、網籃組織（T3）、魏氏組織（T4），隨著固溶溫度的升高，材料強度相近，斷面收縮率降低，塑性降低。在SHPB動態(tài)壓縮條件下，雙態(tài)組織鈦合金在1000s-1~3000s-1應變率范圍內沒有明顯的應變率強化作用，應變率強化效應在網籃組織和魏氏組織鈦合金中較為明顯。在高應變率動態(tài)壓縮下，發(fā)生了應力誘導馬氏體相變，在β基體中形成了α″相。 利用SHPB對β單相鈦合金進行單次動態(tài)壓縮加載，高應變率條件下（1000s-1～3000s-1），Ti-5553合金沒有表現出明顯的應變率強化效應，在3000s-1應變率加載條件下出現了絕熱剪切破壞并發(fā)生β-α0馬氏體相變。 利用輕氣炮+SHPB對β單相鈦合金進行二次加載，相比較SHPB一次加載，沖擊拉伸波加載后合金的塑性和強度降低。隨著輕氣炮沖擊速度的增大，，SHPB加載后屈服強度先降低后增大；二次加載后β相含量的增加，造成了沖擊波致合金具有“軟化”效應。隨著輕氣炮沖擊速度的提高，二次加載后試樣出現絕熱剪切帶的臨界應變率降從2000s-1提高到了3500s-1。 利用帶有同步加熱裝置的SHPB、Gleeble進行溫度和應變率耦合加載，高溫SHPB加載，合金對應變速率不敏感。β單相鈦合金的溫度敏感因子隨溫度升高先增大后減少。高溫高應變加載，位錯快速移動聚集→動態(tài)再結晶晶核→板條α相。Gleeble加載，400℃時，應變率越低，塑性階段的應力越高，600℃時，應力隨著應變率的增加而增加。隨著溫度的升高，β晶粒晶界處，缺陷多，能量大，析出針狀次生α相。
【關鍵詞】：Ti-5553 鈦合金 二次加載動態(tài)力學性能 絕熱剪切帶 沖擊相變
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 目錄8-11
• 第一章 緒論11-29
• 1.1 論文研究的目的與意義11-12
• 1.2 鈦及鈦合金12-13
• 1.2.1 鈦的簡述12
• 1.2.2 鈦合金類型12-13
• 1.3 β鈦合金13-16
• 1.3.1 穩(wěn)定β型鈦合金15
• 1.3.2 亞穩(wěn)β型鈦合金15
• 1.3.3 近β型鈦合金15
• 1.3.4 β鈦合金在航空航天領域中的應用15-16
• 1.4 鈦合金的典型組織16-18
• 1.4.1 魏氏組織與網籃組織16
• 1.4.2 魏氏組織和網籃組織的特征參數控制16-17
• 1.4.3 雙態(tài)組織與等軸組織17
• 1.4.4 等軸組織和雙態(tài)組織的特征參數控制17-18
• 1.5 沖擊加載技術的研究18-22
• 1.5.1 沖擊加載技術試驗18-19
• 1.5.2 沖擊加載技術在鈦合金中的應用19
• 1.5.3 鈦合金的組織與力學性能的研究進展19-22
• 1.6 鈦合金的絕熱剪切研究進展22-24
• 1.6.1 絕熱剪切帶的論述22-23
• 1.6.2 鈦合金絕熱剪切帶的研究進展23-24
• 1.7 鈦合金中的馬氏體相變24-27
• 1.7.1 淬火馬氏體相變24-25
• 1.7.2 應力誘發(fā)馬氏體25
• 1.7.3 鈦合金中ω相變25-27
• 1.8 本論文的研究內容27-29
• 第二章 實驗材料與方法29-36
• 2.1 實驗材料29
• 2.2 熱處理工藝29
• 2.3 力學性能實驗29-34
• 2.3.1 準靜態(tài)力學性能實驗29-30
• 2.3.2 熱力模擬材料試驗30
• 2.3.3 室溫動態(tài)壓縮性能實驗30-32
• 2.3.4 高溫動態(tài)壓縮實驗32
• 2.3.5 輕氣炮沖擊實驗32-33
• 2.3.6 二次加載力學測試33-34
• 2.4 微觀形貌觀察與分析34-36
• 2.4.1 試樣制備34
• 2.4.2 斷口形貌觀察與分析34-36
• 第三章 四種熱處理 Ti-5553 合金的微觀組織與力學性能36-51
• 3.1 引言36
• 3.2 四種熱處理后的顯微組織形貌36-38
• 3.3 常溫準靜態(tài)力學性能測試結果與討論38-41
• 3.3.1 常溫準靜態(tài)力學性能實驗結果38-39
• 3.3.2 拉伸斷口形貌分析39-41
• 3.4 室溫動態(tài)力學性能的結果與分析41-44
• 3.4.1 應變率對動態(tài)力學性能的影響41-42
• 3.4.2 不同組織 Ti-5553 合金的動態(tài)力學性能對比42
• 3.4.3 不同組織狀態(tài)對絕熱剪切敏感性的影響42-44
• 3.5 動態(tài)加載后的微觀組織觀察44-49
• 3.5.1 基體組織微觀觀察44-46
• 3.5.2 絕熱剪切帶微觀觀察46-49
• 3.5.2.1 同一組織鈦合金在不同應變率加載下的絕熱剪切觀察46-48
• 3.5.2.2 不同組織中鈦合金絕熱剪切現象48-49
• 3.6 本章主要結論49-51
• 第四章 沖擊波二次加載β單相 Ti-5553 鈦合金的動態(tài)響應51-65
• 4.1 加載前β相 Ti-5553 合金的微觀組織51-52
• 4.2 材料室溫準靜態(tài)與動態(tài)力學性能測試與分析52-54
• 4.2.1 室溫準靜態(tài)力學性能52
• 4.2.2 室溫動態(tài)力學性能52-54
• 4.3 沖擊波二次加載β鈦合金的動態(tài)力學性能54-57
• 4.4 沖擊波二次加載鈦合金微觀組織觀察與分析57-63
• 4.4.1 沖擊波致β單相合金的微結構演化57-61
• 4.4.2 沖擊波致β單相合金動態(tài)加載下絕熱剪切帶的微觀演化61-63
• 4.5 本章主要結論63-65
• 第五章 β單相 Ti-5553 鈦合金塑性流變研究65-77
• 5.1 實驗材料與方法65
• 5.2 應變率對流變應力的影響65-69
• 5.3 高溫動態(tài)加載后β單相 Ti-5553 的微觀組織觀察69-73
• 5.4 β單相合金高溫低應變率力學性能73-76
• 5.4.1 高溫低應變率加載下鈦合金的流變應力特點74
• 5.4.2 溫度對β單相組織鈦合金低應變率力學性能的影響74-75
• 5.4.3 溫度對微觀組織的影響75-76
• 5.4.4 應變率對微觀組織的影響76
• 5.5 本章主要結論76-77
• 全文結論77-78
• 參考文獻78-86
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單86-87
• 致謝87

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 譚成文,王富恥,李樹奎;絕熱剪切變形局部化研究進展及發(fā)展趨勢[J];兵器材料科學與工程;2003年05期

2 李玉龍;索濤;郭偉國;胡銳;李金山;傅恒志;;確定材料在高溫高應變率下動態(tài)性能的Hopkinson桿系統[J];爆炸與沖擊;2005年06期

3 宗影影,薛克敏,單德彬,呂炎;熱處理對BT14鈦合金顯微組織和力學性能的影響[J];材料科學與工藝;2004年05期

4 M.A.Meyers;Microstructural Evolution of Localized Shear Bands Induced during Explosion in Ti-6Al-4V Alloy[J];Journal of Materials Science & Technology;2003年05期

5 費玉環(huán);周廉;曲恒磊;趙永慶;馮亮;;兩相區(qū)熱處理對TC21鈦合金顯微結構的影響[J];稀有金屬材料與工程;2007年11期

6 高靈清;朱金華;李慧;孫建科;;高應變速率及低溫對工業(yè)純鈦力學性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2008年06期

7 馮冉;寇宏超;常輝;李金山;薛祥義;王義紅;周廉;;固溶處理對一種近α鈦合金顯微組織的影響[J];稀有金屬材料與工程;2008年10期

8 孫坤;王富恥;程興旺;苗普;趙雙贊;;TC6鈦合金不同組織絕熱剪切帶的形成機理[J];稀有金屬材料與工程;2009年01期

9 馬英杰;劉建榮;雷家峰;劉羽寅;楊銳;;鈦合金β晶粒生長規(guī)律及晶粒尺寸對損傷容限性能的影響[J];稀有金屬材料與工程;2009年06期

10 楊世源;金孝剛;王軍霞;梁曉峰;賀紅亮;;沖擊波加載技術及其在材料研究中的應用[J];材料研究學報;2008年02期

本文編號：1082900