本文選題：鈦合金 + 熱變形　； 參考：《北京理工大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：鈦合金材料由于具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能和良好的生物相容性等優(yōu)點，從而被廣泛地應(yīng)用于航空航天、船舶、化工、兵器工業(yè)以及生物醫(yī)藥等領(lǐng)域。本文對鈦合金材料的發(fā)展和應(yīng)用情況以及鈦合金的分類和顯微組織類型進(jìn)行了簡要介紹，并對其研究現(xiàn)狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的綜述，分別從熱變形和本構(gòu)關(guān)系、塑性變形機(jī)制、晶體塑性模型等三個方面對其研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。在綜述的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了以下幾個方面的工作： 對TC18合金的壓縮力學(xué)行為進(jìn)行了表征，在此基礎(chǔ)上，對TC18鈦合金的熱變形行為進(jìn)行分析，建立了修正的Arrihenius本構(gòu)模型來表征其在高溫壓縮條件下的力學(xué)性能，對其在常溫實驗條件下的斷裂機(jī)制進(jìn)行了分析，并在Hart模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了能夠?qū)⑽⒂^物理機(jī)制與宏觀實驗結(jié)果聯(lián)系起來的微觀本構(gòu)模型。通過對TC18合金在不同溫度和不同應(yīng)變率下壓縮變形的試件內(nèi)部微觀組織的分析，發(fā)現(xiàn)隨著溫度的升高，初生α相的數(shù)目減少，等軸化程度加大，在常溫至600℃下β相中彌散分布的次生片層狀α相，至溫度升高到800℃時被球化成小α晶粒；而隨著應(yīng)變速率的減小，α晶粒總的趨勢是減少的，在較高應(yīng)變率下，長條狀的α晶粒占據(jù)優(yōu)勢，在較低的應(yīng)變率下，，等軸狀的α晶粒比較多且長條狀的α晶粒變寬，表明壓縮速率對α晶粒具有一定的粗化作用，壓縮速率較小有利于α晶粒的寬化和生長。 通過對Ti600合金在壓縮變形過程中的流變應(yīng)力進(jìn)行分析，建立了修正的井上勝郎高溫本構(gòu)關(guān)系，對其在常溫下斷裂試件的斷口進(jìn)行掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)在常溫準(zhǔn)靜態(tài)壓縮條件下Ti600合金的斷裂形式主要以河流花樣的脆性斷裂為主，同時在局部區(qū)域出現(xiàn)韌窩狀的韌性斷裂特征。 通過對Ti40合金真應(yīng)力-真應(yīng)變數(shù)據(jù)的分析，在Arrihenius模型的基礎(chǔ)上，建立了Ti40合金在比較大的溫度范圍內(nèi)的應(yīng)力本構(gòu)模型，確定了所提本構(gòu)模型的各參數(shù)值，并在隨后對該模型的精度進(jìn)行了誤差分析，表明該力學(xué)模型具有良好的精度。通過對Ti40合金在不同條件下微觀組織的分析，發(fā)現(xiàn)在較高應(yīng)變率下，Ti40合金中心位置的β晶粒破碎的比較嚴(yán)重，當(dāng)應(yīng)變率降低，晶粒的破碎現(xiàn)象不明顯，其原因是由于隨著應(yīng)變率的降低，絕熱溫升情況大大降低；而隨著溫度升高，β晶粒的形態(tài)發(fā)生了一定的變化，晶界逐漸變得模糊，降低了合金抵抗變形的能力，其原因是由于隨著溫度升高，合金內(nèi)部β晶界和部分β晶�！耙夯保灾掠诔霈F(xiàn)再結(jié)晶現(xiàn)象。 采用Bassani和Wu提出的硬化模型，在討論滑移和孿生兩大塑性變形機(jī)制的演化規(guī)律基礎(chǔ)上，通過使用塑性速度梯度來表示單晶體的塑性變形，建立了細(xì)觀尺度下單晶體的本構(gòu)，并通過引入等效夾雜的概念確定細(xì)觀物理量與宏觀物理量的關(guān)系，建立了HCP多晶體材料彈粘塑性自洽模型。
[Abstract]:Titanium alloy materials have been widely used in aerospace, ship, chemical industry, weapon industry and biomedicine due to their excellent comprehensive mechanical properties and good biocompatibility. In this paper, the development and application of titanium alloy materials, the classification and microstructure types of titanium alloys are briefly introduced, and their research status is reviewed in detail, including the thermal deformation and constitutive relation, plastic deformation mechanism. The research status of crystal plastic model is summarized in three aspects. On the basis of the summary, the following aspects of work are carried out: The compressive mechanical behavior of TC18 alloy was characterized, and the thermal deformation behavior of TC18 titanium alloy was analyzed. The modified Arrihenius constitutive model was established to characterize the mechanical properties of TC18 alloy under high temperature compression. The fracture mechanism at room temperature is analyzed. On the basis of Hart model, a microscopic constitutive model which can relate the microscopic physical mechanism with the macroscopic experimental results is derived. By analyzing the microstructure of TC18 alloy under different temperature and strain rate, it is found that with the increase of temperature, the number of primary 偽 phase decreases and the degree of equiaxed is increased. At room temperature to 600 鈩

本文編號：1792565