基于DIC技術(shù)的Ti-Al層狀復(fù)合材料變形特性研究.pdf

1、局域應(yīng)變分布對 Ti-A l層狀復(fù)合材料塑性變形有很大影響。本論文采用熱軋制復(fù)合法制備微米級 Ti-Al層狀復(fù)合材料，通過掃描電鏡、透射電鏡等，對Ti-Al層狀復(fù)合材料進(jìn)行組織分析和力學(xué)性能測試，研究層狀結(jié)構(gòu)參數(shù)對 Ti-Al層狀復(fù)合材料的影響。采用DIC技術(shù)，從局域應(yīng)變分布角度研究 Ti-Al層狀金屬材料的塑性變形特性：宏觀尺度上建立不同宏觀應(yīng)變量下局域應(yīng)變分布的關(guān)系；在微觀上定量表征特定區(qū)域（界面）的局域應(yīng)變隨著塑性變形進(jìn)行的影響規(guī)

2、律，從局域應(yīng)變分布角度，揭示層狀金屬材料強(qiáng)韌化本質(zhì)原因。
　　采用熱壓-軋制工藝制備了等層厚比、不同層厚的Ti-Al層狀復(fù)合材料，層厚為480-480μm、240-240μm、100-100μm、60-60μm四種體系。采用SEM對層狀Ti-Al復(fù)合板的微觀組織進(jìn)行觀察發(fā)現(xiàn)，Ti-Al層狀復(fù)合材料各組元層厚最均勻，且界面平直、無縫隙，界面結(jié)合良好。通過 EBSD分析得到，層狀 Ti-Al復(fù)合板Ti層織構(gòu)主要為<0002>//ND基

3、面織構(gòu)。通過TEM分析，觀察到了界面中間層TiAl3，尺寸在100nm。
　　通過室溫拉伸試驗，測試了原始Ti層和不同層厚的Ti-Al復(fù)合板的室溫拉伸性能。隨著層厚的增加，Ti-Al層狀復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度以及延伸率都呈增大趨勢，延伸率隨著層厚增加從33％至38%；抗拉強(qiáng)度從246MPa至330MPa，強(qiáng)度提高了大約35%。
　　在宏觀尺度基于DIC的原位拉伸，單層Ti和Ti-Al層狀復(fù)合材料的局域應(yīng)變隨宏觀應(yīng)變量的分布規(guī)律；

4、從塑性變形局域應(yīng)變分布演化規(guī)律上看，局域應(yīng)變分布擴(kuò)展路徑的長短，是衡量材料塑性變形能力的重要標(biāo)志；橫向局域應(yīng)變分布梯度是導(dǎo)致材料頸縮失效的原因；切應(yīng)變分布與材料斷裂有很大關(guān)系。研究了局域應(yīng)變增加速率對層狀材料塑性變形的影響，局域應(yīng)變增加速率高，材料塑性流動能力低，更容易產(chǎn)生局域應(yīng)變集中，導(dǎo)致材料失效斷裂。
　　通過微觀尺度基于DIC的原位拉伸，觀察到了特定界面區(qū)域的局域應(yīng)變分布規(guī)律，在Ti-Al層狀復(fù)合材料塑性變形過程中Ti和Al

5、界面是容易出現(xiàn)局域應(yīng)變集中的區(qū)域。
　　通過同步輻射原位觀察到了裂紋萌生擴(kuò)展情況，斷裂機(jī)制如下：起初變形不協(xié)調(diào)差異容易導(dǎo)致微裂紋在界面產(chǎn)生，隨著不協(xié)調(diào)加劇，裂紋沿界面擴(kuò)展。Ti出現(xiàn)塑形失穩(wěn)，界面裂紋在Al不斷加工硬化時，往Ti方向擴(kuò)展。當(dāng)裂紋向Ti層擴(kuò)展到一定程度，Al層形變強(qiáng)化階段結(jié)束，也進(jìn)入塑形失穩(wěn)，Ti層裂紋尖端得到Al層應(yīng)力釋放，終止了擴(kuò)展，直到Al層塑形失穩(wěn)終止，界面裂紋貫穿Al層，然后貫穿出區(qū)域應(yīng)力得到釋放，引起臨近層