双相钛合金ti-6al-4v在高应变率加载下变形和损伤各向异性

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1、学校代码10530学号201510131306分类号TN305密级公开硕士学位论文双相钛合金Ti-6Al-4V在高应变率加载下变形和损伤各向异性学位申请人谭健指导教师李正教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向材料测控技术与装备二〇一八年五月AnisotropyofDeformationandDamageforDualTitaniumAlloyTi-6Al-4VunderHighstrainrateloadingCandidateTanJianSupervisorProfessorZhengLiCollegeSchoolofMaterialsScienceandEn

2、gineeringProgramMaterialMeasurementandControlTechnologyandEquipmentSpecializationMaterialsScienceandEngineeringDegreeMasterofengineeringUniversityXiangTanUniversityDateMay,2018湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中

3、以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并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。本人授权湘潭大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入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和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要钛合金由于其优良的性能，作为主要的结构件需要承受很高应变率的冲击加载，了解更高应变速率下钛合金变形和损伤响应是非常必要的。作为较常见的密排六方材料，而高

4、应变率加载下(~105/s)双相钛合金变形和损伤各向异性机理研究较少。各向异性研究对双相钛合金工程应用以及性能优化提供参考依据。为此，本文以Ti-6Al-4V轧制板块作为研究对象，利用Φ14mm一级轻气炮高压加载技术和多普勒光纤测量系统分别测量沿法向(Normaldirection,ND)和横向(Transversedirection,TD)加载的冲击响应，结合扫描电镜、电子背散射衍射技术、X射线衍射技术等对回收样品进行微观扫描和位错密度计算，研究一维应变高应变率加载下钛合金的微观组织对冲击塑性变形和损伤各向异性的影响。得到以下结论：(1)实验测得轧制Ti-6Al-4V板块Hugoni

5、ot弹性极限、层裂强度各向异性不明显，横向方向略高；但是两不同冲击方向上的拉伸应变率和回跳加速度差异明显：沿横向方向加载在塑性形变量更高的情况下回跳加速度反而更低，说明变形和损伤不是正相关的。回跳加速度与损伤破坏速率有关，横向方向有可能通过塑性变形抑制损伤进程。(2)变形方面，横向加载下，样品塑性变形能力比法向加载强；β相变形比α相严重，且随着冲击速度的增加差异愈加明显。Ti-6Al-4V中不易形成孪晶，但本实验中，高应变率加载下，在应力足够高的区域内发现{10-12}拉伸孪晶(仅此一种)；横向加载下孪晶和小角度晶界分布更多更均匀，法向加载则在界面处聚集，跟位错阻碍程度有关。(3)损伤

6、方面，孔洞形核非随机散布的，一般在较大晶界取向差的界面处形核。法向加载下，晶粒的排列分布有利于孔洞迅速形核扩展。高位错密度使微裂纹之间快速生成局域剪切带，为解理损伤。而横向加载下孔洞形核和扩展受抑制，呈离散分布，为延展损伤；随着冲击速度的增加，法向加载损伤逐渐演变成水平层裂带；而横向加载下则生成一个类似锯齿状的层裂带。(4)加载方向与样品晶界、相界的几何关系，位错传播阻力和应力释放程度共同影响试验材料的变形和损伤过程中的各向异性。横向加载下，有利于产生非体积剪切应变，促进塑性变形，而且位错滑移界面阻力小，位错在界面处难以聚集，应力集中得到缓解，不利于损伤的形核和扩展。除此之外，沿法向加

7、载晶粒排布与层裂面平行，有利于微裂纹沿着晶界扩展。关键词：双相钛合金；高应变率；孪晶；层裂；各向异性IAbstractTitaniumalloyhasgreatpotentialforitsdevelopmentbecauseofitssmalldensity,highspecificstrength,goodspecificstiffnessandgreatresistancetocanker.Withthetechnologydevelop