冲击加载亚稳近βti-5553合金的动态响应行为研究

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1、冲击加载亚稳近βTi-5553合金的动态响应行为研究徐欣2015年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540冲击加载近βTi-5553合金动态响应行为研究作者姓名徐欣学院名称材料学院指导教师王琳副教授答辩委员会主席马壮教授申请学位工学硕士学科专业材料科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年1月Researchondynamicresponseofmeta-stableβTi-5553alloyundershockwaveloadingCandidateName：XinXuSchoolorDepartment:Mater

2、ialScienceandEngineeringFacultyMentor:AssoProf.LinWangChair,ThesisCommittee：Prof.MaZhuangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MaterialScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Junuary，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我

3、所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要本论文针对亚稳近β型Ti-5553合金，通过不同热处理工艺获得α+β双相和β单相组织，利用万能材料试验机、轻气炮、分离式霍普金森压杆（SHPB）和Gleeble热力模拟材料试验机，结合OM、SEM、TEM、XRD等材料微结构表征手段，研究组织结构对静、动

4、态力学响应及变形损伤和破坏的影响规律，获得冲击拉伸+冲击压缩以及温度耦合加载条件下β单相Ti-5553合金冲击相变和绝热剪切特征，初步建立α+β双相和β单相组织与静动态力学性能的关系。本文为Ti-5553钛合金在室温、高温和高应变率条件下服役提供一定的实验和理论基础。全文获得以下研究成果：对Ti-5553合金进行四种热处理得到典型组织：双态组织（T1、T2）、网篮组织（T3）、魏氏组织（T4），随着固溶温度的升高，材料强度相近，断面收缩率降低，塑-1-1性降低。在SHPB动态压缩条件下，双态组织钛合金在1000s~3000s应变率范围内没有明

5、显的应变率强化作用，应变率强化效应在网篮组织和魏氏组织钛合金中较为明显。在高应变率动态压缩下，发生了应力诱导马氏体相变，在β基体中形成了α″相。-1利用SHPB对β单相钛合金进行单次动态压缩加载，高应变率条件下（1000s～-1-13000s），Ti-5553合金没有表现出明显的应变率强化效应，在3000s应变率加载条件下出现了绝热剪切破坏并发生β-α〞马氏体相变。利用轻气炮+SHPB对β单相钛合金进行二次加载，相比较SHPB一次加载，冲击拉伸波加载后合金的塑性和强度降低。随着轻气炮冲击速度的增大，SHPB加载后屈服强度先降低后增大；二次加载

6、后β相含量的增加，造成了冲击波致合金具有“软化”效应。随着轻气炮冲击速度的提高，二次加载后试样出现绝热剪切带的临界应变率降-1-1从2000s提高到了3500s。利用带有同步加热装置的SHPB、Gleeble进行温度和应变率耦合加载，高温SHPB加载，合金对应变速率不敏感。β单相钛合金的温度敏感因子随温度升高先增大后减少。高温高应变加载，位错快速移动聚集→动态再结晶晶核→板条α相。Gleeble加载，400℃时，应变率越低，塑性阶段的应力越高，600℃时，应力随着应变率的增加而增加。随着温度的升高，β晶粒晶界处，缺陷多，能量大，析出针状次生α

7、相。关键词：Ti-5553；钛合金；二次加载动态力学性能；绝热剪切带；冲击相变;I北京理工大学硕士学位论文AbstractInthispaper,themetastablebetaTi-5553alloywassystemicallyinvestigated.Theeffectsofheattreatmentonthequasistaticmechanicsperformancesanddynamicalperformanceswereexploredthroughquasistaticanddynamiccompressionandtens

8、iletests.Structuredamageandfailuremechanism,dynamicmechanicalpropertiesandphasetra