為了研究Ti6321合金在高溫、高應(yīng)變率下的力學(xué)行為,采用分離式霍普金森壓桿裝置對Ti6321合金進(jìn)行室溫（25℃）和高溫（200、400、600℃）動態(tài)壓縮試驗(yàn),對其在高溫和高應(yīng)變率下的力學(xué)性能、應(yīng)變率敏感性和溫度敏感性進(jìn)行了研究。采用聚類全局優(yōu)化算法構(gòu)建了雙態(tài)組織Ti6321合金在103s-1下的Johnson-Cook本構(gòu)模型。結(jié)果表明,雙態(tài)組織Ti6321合金在室溫和高溫下均存在應(yīng)變率硬化效應(yīng),但試驗(yàn)溫度對流變應(yīng)力的影響比應(yīng)變率的影響更大。隨著壓縮試驗(yàn)溫度升高,流變應(yīng)力顯著降低,溫度敏感因子升高。Johnson-Cook模型擬合的曲線與實(shí)驗(yàn)曲線吻合良好,可以用于Ti6321合金高應(yīng)變率下的力學(xué)仿真計(jì)算。 

【文章來源】：鈦工業(yè)進(jìn)展. 2020,37(05)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

室溫下Ti6321合金真應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖2為Ti6321合金在1 000、2 000、3 000 s-1應(yīng)變速率下的高溫動態(tài)壓縮真應(yīng)力-應(yīng)變曲線。從圖2可以看到，高溫下的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線與室溫下類似，也是隨著應(yīng)變率的增加，屈服點(diǎn)上升，流變應(yīng)力增加，即在高溫下也表現(xiàn)出了應(yīng)變率硬化效應(yīng)。但高溫下的應(yīng)變強(qiáng)化作用不如室溫下顯著，主要是因?yàn)椴牧显诟邷�、高�?yīng)變率下的變形過程中與界面摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，且產(chǎn)生的熱量大于變形過程中的熱損失，因此會導(dǎo)致材料溫度不斷升高。隨著應(yīng)變的增加，溫度的升高導(dǎo)致流變應(yīng)力和應(yīng)變硬化速率的急劇降低，這種現(xiàn)象被稱為熱軟化效應(yīng)。在高溫條件下，熱軟化更容易發(fā)生，因此高溫下應(yīng)變強(qiáng)化效果比室溫下更弱。與此同時(shí)，從相同應(yīng)變率、不同溫度的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以看出，試驗(yàn)溫度的升高導(dǎo)致流變應(yīng)力顯著降低。雖然應(yīng)變率和溫度對流變應(yīng)力都有影響，但是試驗(yàn)溫度對流變應(yīng)力的影響更大。2.2 應(yīng)變率敏感性

式中:β為應(yīng)變率敏感因子，σ2、σ1分別是不同動態(tài)應(yīng)變率下的平均流變應(yīng)力，對應(yīng)不同加載條件下的應(yīng)變率(其中高溫動態(tài)壓縮試驗(yàn)由于應(yīng)變率1 000 s-1下曲線波動較大，僅選取2 000、3 000 s-12個(gè)應(yīng)變率，因此應(yīng)變率敏感因子僅有1個(gè)數(shù)值)。圖3顯示了室溫下Ti6321合金應(yīng)變率敏感因子隨應(yīng)變率的變化。從圖3可以看出，在室溫條件下，應(yīng)變率敏感因子隨應(yīng)變率的增加先減小后增大。不同溫度下應(yīng)變率為3 000 s-1時(shí)，應(yīng)變率敏感因子差別很大，應(yīng)變率敏感因子隨溫度變化非常復(fù)雜，這反映出Ti6321合金的應(yīng)變率對溫度的敏感性較低，同時(shí)又可以證明流變應(yīng)力對溫度十分敏感。圖4為Ti6321合金流變應(yīng)力隨應(yīng)變率的變化。對于每個(gè)測試溫度，平均流變應(yīng)力隨著應(yīng)變率的增加而增加，即存在明顯的應(yīng)變率硬化效應(yīng)。但流變應(yīng)力相對于應(yīng)變率的斜率幾乎是恒定的。對比不同溫度下的流變應(yīng)力可以看出，溫度對流變應(yīng)力的影響比應(yīng)變率大。通常情況下，流變應(yīng)力隨著應(yīng)變率而線性增加(在應(yīng)變一定的情況下)。微觀尺度的應(yīng)變率效應(yīng)機(jī)理通常可以用位錯運(yùn)動過程中的運(yùn)動學(xué)關(guān)系和動力學(xué)關(guān)系來解釋。Orowan關(guān)系是一種幾何關(guān)系[22]，與金屬塑性無關(guān)，它將塑性應(yīng)變率εp·與位錯運(yùn)動聯(lián)系起來，可以表示為:

【參考文獻(xiàn)】：
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