《TC18鈦合金動態力學行為及變形失效機理研究》是依託北京理工大學，由陳鵬萬擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：TC18鈦合金動態力學行為及變形失效機理研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：陳鵬萬
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鈦合金的動態力學行為及變形失效機理是國內外研究人員重點關注的一個研究課題。項目以亞穩態近β型TC18高強韌鈦合金為研究對象，通過熱加工和熱處理獲得不同的顯微組織。利用Hopkinson壓桿進行高應變率載入，開展動態壓縮和動態剪下實驗，對不同組織鈦合金的動態力學性能及變形失效過程進行觀測。利用掃描電鏡和透射電鏡等對材料載入前後的組織演化進行表征，重點分析絕熱剪下變形區及周圍組織結構的變化，評價不同組織鈦合金的絕熱剪下敏感性。對鈦合金動態變形失效過程進行宏細觀多尺度模擬，分析鈦合金動態變形失效機理，找到鈦合金組織結構與其動態力學性能及變形失效之間的關係。本項目的研究有助於加深對鈦合金的動態力學行為及變形失效機理的認識，對高應變率工況下鈦合金等金屬材料的失效分析和材料選擇、設計等都具有積極的指導意義。
結題摘要
鈦合金具有高比強度、耐高溫和耐強腐蝕性等優點，在航空航天、船舶和兵器工業等領域頗具套用價值。本課題基於分離式霍普金森壓桿載入手段，結合超高速數字圖像相關技術、多點高速紅外測溫系統和應變“凍結”技術，系統探討TC18鈦合金的溫度、應變和應變率敏感性和組織結構對TC18鈦合金力學行為的影響。研究表明，鈦合金的動態力學行為與應變率、載入溫度和微觀組織結構相關，在一定載入條件下發生動態失效，其斷裂模式為剪下破壞。位錯是鈦合金髮生塑性變形的主要原因，材料內部的位錯密度越高，對應的剪下應變越大，而維氏硬度越低。鈦合金的動態變形過程分為“均勻變形”、“非均勻變形”和“應變高度局域化”三個階段。其中，“應變高度局域化”是鈦合金髮生應力“坍塌”的主要原因。鈦合金在一定載入條件下形成ASB，其寬度隨著名義剪下應變的增加而增大直至達到飽和，ASB的形成並不意味相變的發生。基於有ASB誘導形成的裂紋擴展路徑可知“界面脫粘”可作為TC18鈦合金的動態失效機理。研究成果深化了對TC18鈦合金動態力學行為及失效機理的認識，對於推廣鈦合金在涉及爆炸與衝擊等高應變率領域的套用具有重要的參考價值。
