高应变率下纯钛TA2动态力学性能各向异性和微观组织观察

论文摘要

本文以密排六方晶体结构工业纯钛TA2为研究对象,通过适当的形变与热处理,获得具有不同原始组织和初始织构的多晶板材,分别沿板材法向（ND）、轧向（RD）和横向（TD）以及在板平面内与轧向成45°方向（RD-45°）取圆柱和帽形试样,采用Instron电子拉伸机和分离式霍普金生压杆实验装置,应用现代织构分析技术,研究了准静态和动态压缩以及强迫剪切条件下纯钛TA2力学性能的变化规律。同时对强迫剪切试样进行了微观组织观察和显微硬度测定,并估算了绝热温升。其结果可为高性能材料的制备、优选和设计提供一定的依据。研究结果表明:轧制和退火钛板准静态和动态压缩力学性能均表现出明显的各向异性,且规律一致。对于轧制板材:ND方向屈服强度最大,TD次之,RD和RD-45°方向的屈服强度相差很小,应变程度较低时各方向的流变应力也具有同样的规律。对于退火钛板:ND方向屈服强度最大,TD次之,RD-45°第三,RD方向屈服强度最小。动态强迫剪切力学行为实验结果表明轧制和退火钛板也表现出各向异性:均为ND方向的动态剪切屈服强度和峰值应力最大,TD次之,RD-45°次之,RD最小;其绝热剪切敏感性也存在同样规律,ND方向最强,TD次之,RD-45°第三,RD最弱。轧制样品各方向上的剪切屈服强度和峰值剪切应力高于退火态,应力塌陷所要求的剪切应变小。微观组织观察表明轧制和退火板材不同方向的绝热剪切带宽度也表现出差异:ND方向上的最宽,RD方向上的最窄。轧制样品中产生的绝热剪切带在四个方向上均比退火态的要宽。理论计算结果表明轧制板材各方向上的绝热温升分别大于相应退火板材各方向的绝热温升。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 高应变率下材料动态力学行为
• 1.1.1 材料加载状态的划分及动态载荷的特点
• 1.1.2 材料动态本构模型
• 1.1.3 材料应力—应变响应特性及变形特征
• 1.2 高应变率下材料绝热剪切变形
• 1.2.1 绝热剪切现象
• 1.2.2 绝热剪切带微观组织特征及其演化
• 1.2.3 绝热剪切敏感性研究进展
• 1.2.4 绝热剪切变形局部化失稳判据
• 1.2.5 绝热剪切研究发展趋势
• 1.3 纯钛动态力学性能和变形机理的研究
• 1.4 研究材料动态力学性能的HOPKINSON杆技术
• 1.5 本论文的研究目的、意义和内容
• 第二章 实验过程与方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 板材轧制
• 2.3 应力-应变曲线测定
• 2.4 织构测算
• 2.5 金相组织观察
• 2.6 显微硬度的测定
• 第三章 纯钛板动态压缩力学性能各向异性的研究
• 3.1 多晶纯钛板织构特征分析
• 3.2 动态压缩应力-应变数据的处理
• 3.3 织构多晶纯钛板动态压缩力学行为特征规律
• 3.3.1 轧制纯钛板动态压缩力学性能
• 3.3.2 退火纯钛板动态压缩力学性能
• 3.3.3 退火对轧制变形纯钛板压缩力学性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 纯钛板动态强迫剪切力学性能各向异性及微观组织观察
• 4.1 动态强迫剪切应力-应变数据处理
• 4.2 动态强迫剪切应力-应变行为
• 4.3 微观组织观察
• 4.3.1 原始态的金相观察
• 4.3.2 绝热剪切带的金相观察结果
• 4.4 显微硬度的测定
• 4.5 绝热温升效应
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表发表论文情况