冲击改性钛合金的增强机制及力学性能研究

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1、国内图书分类号:TG146.2+3密级：公开西南交通大学研究生学位论文冲击改性钛合金的增强机制及力学性能研究年级2015级姓名夏倩雯申请学位级别工程硕士专业材料工程指导老师罗胜年教授二零一八年四月二日ClassifiedIndex:TG146.23SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisStudyonstrengtheningmechanismandmechanicalpropertiesofshock-modifiedtitaniumalloyGrade:2015Candi

2、date:QianwenxiaAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:MaterialEngineeringSupervisor:ShengnianLuoApril2,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要钛合金作为最近几十年发展起来的轻型金属材料，具有比强度高、比模量高、耐腐蚀性好、耐高温等优良特性，广泛地运用于航空结构件及少量高端汽车构件中，其中高强钛合金的研发是重点和难点之一。目前对于可改变其内部组织的方法停留在热处理等传统处理手段且效果有限。探索新型增

3、强钛合金方法，找出宏观力学性能与微结构之间联系是揭开材料增强及演化奥秘的关键。本文使用一级轻气炮对高强TC6钛合金(σb≥1GPa)进行冲击波加载，以期获得综合力学性能较好的材料。使用了万能实验机对冲击波加载后回收样品进行宏观力学性能测试。为探究宏观力学性能与微观结构之间关系，本实验进行了XRD位错密度分析、EBSD取向分析、SEM观察组织形貌等测试分析。本论文取得的主要研究成果和创新点总结如下：（1）工程应力-应变曲线结果为：冲击速度为609m/s的回收样品抗拉强度由原来的1.10GPa提高到1.42GPa。延伸率相对其他

4、组实验提高至10.6%，与原始材料延伸率11.8%相比降幅不大。继续增加冲击速度至660m/s发现抗拉强度与冲击速度为609m/s样品基本一致，延伸率下降至8.0%。（2）使用XRD进行位错密度分析：原始材料位错密度最小，而冲击速度为609m/s的回收试样位错密度最大。除去冲击速度为609m/s这一组实验，其余组数据均符合随着冲击速度增加，位错密度增加这一规律。（3）冲击加载速度在524m/s及以上的实验出现了两类孪晶：{1012}型和{1121}型，两者均为拉伸孪晶。标定出两种孪晶出现的原始大晶粒的取向以及孪晶带的取向。二

5、者在材料中有显著区别：{1012}的孪晶占孪晶总数的绝大多数，且孪晶带宽度较{1121}孪晶更加宽。（4）得出了609m/s冲击加载后材料出现塑性最佳的微观解释：由于此组实验回收后样品的孪晶密度大幅度增加、孪晶种类最多，使位错在滑移的过程中滑移面和滑移方向增加，由原来钉扎在某些方向上的位错转变方向继续滑移，因此而提高材料的塑性。关键词：TC6钛合金；冲击波加载；孪晶；材料增强西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractTitaniumalloyasanewmaterialdevelopedinrecentyears

6、possesstheexcellentpropertysuchashighspecificstrength,specificmodulus,hightemperatureresistance,andarewidelyusedinaviationstructuralmaterialandadvancedvehiclecomponents.Makinghighstrengthtitaniumalloyareoneofthekeyanddifficultpoints.However,thetechniquesofdevelopin

7、ganewtitaniumalloyremainsattraditionalheattreatment,andtheireffectsarelimited.Forexploringanewtitaniumalloy,themostimportantthingistoclarifytherelationshipbetweenthemacromechanicalpropertyandmicrostructure,andillustratethereinforcingmechanismclearly.Inthiswork,high

8、strengthTC6titaniumalloyisshock-loadedbyone-stagegasguntoobtainexcellentintegratedmechanicalproperties.Theshock-recoveredsampleareacquireditsmech