高温环境下αβ钛合金的动态拉伸力学行为——测试 分析与表征

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1、UniversityofScienceandTechnologyofChina◆Adissertationfordoctor’SdegreeDynamicTensileBehaviorof仅+13TitaniumAlloy咄St，AnatElevatedTemperaturesalysisandDescriptionAuthor’SName：XuhuiGong—Speciality：SolidMechanics一，Supervisor：Prof．YuanmingXia1●●●rlnlSlaedtime：November6m，2010，中国科学技术大学学位论文原创性声明本

2、人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：她签字日期：2DlDD．2中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学

3、位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。导师签名：签字同期：印10·!兰!苎签字日期：．印}ot

4、乙．2．摘要摘要目前对0c+D钛合金在高温准静态加载下的力学行为及变形机理的研究已开展得比较充分，而对a+13钛合金在高温动态加载下的力学行为及变形机理的研究相对少得多，且大部分集中在高温动态压缩加载方面，对于0‘邯钛合金在中应变率拉伸加载和高温动态拉伸加载下的力学行为及变形机理的研究近乎空白。本课题来源于国家自然科学基金(项目批准号10472110)，旨在对我国自行研制的新型a+13钛合金TC21在中应变率和高温动态下的

5、拉伸力学行为和变形机理进行初步的探索。利用高温冲击拉伸试验技术对双态组织(BM)和魏氏组织(w)TC21在温度为298．1023K应变率为240s以和1270sd下(还包括室温500s以)的拉伸力学行为进行了试验研究；在MTS809材料试验机上进行了相对应温度下应变率为0．001So和0．05s‘1(还包括室温0．01sd)的准静态拉伸力学行为进行了试验研究；利用中应变率拉伸试验技术对室温2s～、18s‘1和50sd下的拉伸力学行为进行了试验研究；利用冲击拉伸复元试验技术对室温240s。下的等温拉伸力学行为进行了试验研究。试验结果表明，相同工况下，BMTC21的屈服应力

6、和断裂应变要高于WTC21，应变硬化率要小于WTC21；BMTC21和WTC21在试验温度和应变率范围内的拉伸力学行为具有类似的温度相关性和应变率相关性。准静态加载下，屈服应力．温度曲线出现转折点，转折点后屈服应力随应变率的升高急剧下降；动态加载下屈服应力．温度曲线在试验温度范围内并未出现转折点，表明转折温度随应变率的升高而增大。准静态和动态加载下，环境温度低于转折温度时相同当量氧含量的TC21与纯钛的屈服应力具有相似的温度相关性。298—873K时，动态下的屈服应力的应变率相关性要大于准静态，应变率相关性在中应变率范围内发生转折，屈服应力与应变率的对数之间近似呈双线性

7、关系。温度为298。873K时，两种组织TC21同一温度下的硬化率随应变率的升高而减小。准静态加载下，同一应变率下的硬化率随温度的升高先增大后减小而后又增大；动态加载下，同一应变率下的硬化率随温度的升高先增大后减小，准静态和动态加载下应变硬化率最高时的温度均为673K。温度为298．673K时，同一温度动态下的失稳应变要小于准静态；温度为873—1023K时，同一温度下动态下的失稳应变要大于准静态，呈现高温高速韧性的特点。在试验应变率范围内，两种组织同一应变率下的失稳应变均随温度的升高先增大后减小。温度为298．873K时，两种组织TC21同一温度动态下的断裂应变要大于

8、准静态；温度为973．1023K时，同一温度动态下的断裂应变要小于准静态。准静态加载下，同一应变率的断裂应变随温度的升高先减小后增大；动态摘要加载下，同一应变率的断裂应变随温度的升高先增大后减小。室温240s。1下的等温应力应变曲线均具有比相同工况下的绝热应力应变曲线更高的应变硬化率及失稳应变和断裂应变；等温应力应变曲线的应变硬化率是应变率无关的。SEM断口分析表明，BMTC21在所有工况下的断裂方式均为穿晶断裂，而WTC21在室温准静态下的断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂方式，其余工况下为穿晶断裂。两种组织所有工况下拉伸断口均未发