動高壓加載下鈦合金的力學性能演化及層裂特性的研究.pdf

1、鈦合金因其可加工性好、比強度高、質(zhì)輕及耐腐蝕性強等優(yōu)點已廣泛應(yīng)用在國防、航空及航天等領(lǐng)域中。然而，當鈦合金在這些領(lǐng)域中服役時，往往會承受動高壓加載作用。鑒于此，本文以Ti-6Al-4V和 Ti-47Nb兩種鈦合金為研究對象，通過平板撞擊試驗及室溫靜動態(tài)壓縮再加載試驗，并結(jié)合光學顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）及X射線衍射（XRD）等微觀分析手段，系統(tǒng)研究了合金成分、相及組織形貌等材料學因素對動高壓加載后鈦合金的力學性能及層裂行為

2、的影響。主要研究成果如下：
　　預估的沖擊Hugoniot參數(shù)（ρ0，C0及λ0）及沖擊壓力（PH）均與實測值符合良好。在預估沖擊壓力范圍內(nèi)（PH<15 GPa），兩種鈦合金均服從達-麥關(guān)系式及沖擊波-粒子速率（D-u）線性關(guān)系式。兩種鈦合金的沖擊壓力與粒子速率（PH-u）Hugoniot曲線的相對位置自上而下為Ti-47Nb合金和Ti-6Al-4V合金，這表明鉬當量（[Mo]eq）大的Ti-47Nb合金，其沖擊PH-u Hugo

3、niot曲線更加陡峭。因此兩種鈦合金的沖擊壓力相同時，Ti-47Nb合金的飛片速度要小于Ti-6Al-4V合金。
　　經(jīng)不同幅值沖擊波作用后的Ti-47Nb合金和Ti-6Al-4V合金，在室溫準靜態(tài)及動態(tài)再加載條件下前者的塑性要好于后者。Ti-6Al-4V合金的流變應(yīng)力及屈服強度要明顯高于Ti-47Nb合金，表現(xiàn)出了一定的沖擊波強化效應(yīng)。材料經(jīng)動高壓加載作用后，內(nèi)部缺陷密度的增加是造成其沖擊波強化效應(yīng)的主要原因。另外，Ti-47N

4、b合金中的β-α″相變也是引起沖擊波強化效應(yīng)的重要因素。
　　Ti-6Al-4V和Ti-47Nb合金分別在沖擊壓力為10.24 GPa和6.73 GPa時出現(xiàn)完全層裂，這表明Ti-6Al-4V合金抗層裂破壞能力要強于 Ti-47Nb合金。兩種合金層裂斷口均為韌窩狀形貌，表現(xiàn)出了韌性斷裂的特征。
　　Ti-6Al-4V合金中的層裂微孔洞大多在α/β兩相界面處形核，并沿相界擴展形成微裂紋。隨后孔洞或裂紋沿轉(zhuǎn)變絕熱剪切帶（ASB）