本文關(guān)鍵詞：Ti-6Al-4V絕熱剪切機(jī)理，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Ti-6Al-4V合金相比其他合金,具有更加突出的綜合性能,成為工程和工業(yè)中的重要合金,并且被廣泛應(yīng)用于航空航天、海洋工業(yè)、軍工業(yè)等重要領(lǐng)域。然而,在高應(yīng)變率加載條件下,Ti-6Al-4V合金易形成不穩(wěn)定變形,本文對(duì)Ti-6Al-4V合金在高應(yīng)變率下條件下,對(duì)其不同組織絕熱剪切敏感性和不同應(yīng)力狀態(tài)下的合金絕熱剪切機(jī)理進(jìn)行深入研究。這項(xiàng)研究對(duì)于研究材料中絕熱剪切帶的演化規(guī)律具有明顯的理論意義。本課題主要利用霍普金森壓桿裝置,在高應(yīng)變率條件下對(duì)Ti-6Al-4V合金的試樣分別進(jìn)行動(dòng)態(tài)壓縮和動(dòng)態(tài)剪切實(shí)驗(yàn),得到的圓柱狀試樣真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線和帽狀試樣的時(shí)間-電壓曲線,對(duì)Ti-6Al-4V合金的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能進(jìn)行定量研究,并比較出不同形狀試樣三種組織(等軸組織、雙態(tài)組織、層片組織)的絕熱剪切敏感性。此外,進(jìn)一步采用金相顯微鏡,掃描電鏡、和硬度測(cè)試對(duì)試樣的斷口及剪切帶的微觀組織進(jìn)行觀察,研究絕熱剪切帶的產(chǎn)生機(jī)理,并使用Johnson-Cook本構(gòu)方程對(duì)Ti-6Al-4V合金的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了模擬。實(shí)驗(yàn)表明:(1)Ti-6Al-4V合金圓柱狀試樣的三種組織力學(xué)性能表現(xiàn)出連續(xù)的屈服特征,并且隨著應(yīng)變率的增加,表現(xiàn)出一定的應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng),而等軸組織發(fā)生斷裂的應(yīng)變率最大,斷裂強(qiáng)度最大,斷裂應(yīng)變也最大;通過對(duì)圓柱狀試樣動(dòng)態(tài)壓縮發(fā)現(xiàn),Ti-6Al-4V合金組織中層片組織具有相對(duì)其他兩種組織更高的絕熱剪切敏感性,其次為雙態(tài)組織,等軸組織具有較弱的絕熱剪切敏感性;而對(duì)帽狀試樣動(dòng)態(tài)加載實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),等軸組織是Ti-6Al-4V合金三種組織絕熱剪切敏感性最強(qiáng)的,層片組織具有最弱的絕熱剪切敏感性,雙態(tài)組織介于兩者之間;(2)絕熱剪切帶顯微組織均表現(xiàn)為典型的“白亮帶”特征,并伴有微裂紋和微孔洞等現(xiàn)象,絕熱剪切帶的斷裂是由于剪切帶中存在的微裂紋及微孔洞擴(kuò)展、長(zhǎng)大而造成的宏觀的材料失效損傷;當(dāng)應(yīng)力狀態(tài)不同,Ti-6Al-4V合金組織在不同加載條件下的塑性變形結(jié)果及其絕熱剪切帶在不同組織中擴(kuò)展情況都表現(xiàn)了Ti-6Al-4V合金各種組織的絕熱剪切敏感性。對(duì)剪切帶及基體組織進(jìn)行維氏硬度測(cè)量,發(fā)現(xiàn)剪切帶內(nèi)細(xì)小晶粒區(qū)的硬度明顯高于其他區(qū)域組織;(3)建立Ti-6Al-4V合金的Johnson-Cook動(dòng)態(tài)本構(gòu)方程,當(dāng)Ti-6Al-4V合金動(dòng)態(tài)壓縮應(yīng)變率在1100s-1~3500s-1,合金的動(dòng)態(tài)塑性變形將產(chǎn)生32K~193K范圍內(nèi)的絕熱溫升,由絕熱溫升可知,ASB內(nèi)的等軸細(xì)小組織并不是發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,而是由晶粒碎化拉長(zhǎng)形成的。絕熱溫升并影響著Johnson-Cook本構(gòu)模型的理論曲線與實(shí)際曲線擬合效果。
【關(guān)鍵詞】：Ti-6Al-4V合金 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能 絕熱剪切帶 絕熱剪切機(jī)理 本構(gòu)方程
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG146.23
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 鈦及鈦合金10-12
• 1.1.1 鈦的特性及應(yīng)用10-11
• 1.1.2 鈦合金的分類及牌號(hào)11
• 1.1.3 鈦合金組織的特征及性能11-12
• 1.2 Ti-6Al-4V鈦合金及其熱處理12-14
• 1.3 絕熱剪切帶的研究動(dòng)態(tài)14-17
• 1.3.1 絕熱剪切帶的形成及產(chǎn)生機(jī)理14-15
• 1.3.2 絕熱剪切帶微觀組織演化國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)15
• 1.3.3 絕熱剪切的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)15-16
• 1.3.4 鈦及Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機(jī)理的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)16-17
• 1.4 高應(yīng)變率下材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)研究方法17-18
• 1.4.1 高應(yīng)變率下材料的動(dòng)態(tài)載荷特點(diǎn)17
• 1.4.2 材料動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型17-18
• 1.5 本課題的意義及內(nèi)容18-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)原理、材料及方法19-25
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19-20
• 2.1.1 試樣加工19
• 2.1.2 試樣制備19-20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備及其他儀器20-23
• 2.2.1 分離式霍普金森壓桿裝置簡(jiǎn)介20-21
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的原理21-22
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)參數(shù)及數(shù)據(jù)處理22-23
• 2.2.4 實(shí)驗(yàn)的其他儀器簡(jiǎn)介23
• 2.3 實(shí)驗(yàn)過程23-25
• 第3章 Ti-6Al-4V合金動(dòng)態(tài)力學(xué)性能25-33
• 3.1 Ti-6Al-4V合金在不同熱處理?xiàng)l件下的組織結(jié)構(gòu)25-26
• 3.2 TI-6Al-4V合金動(dòng)態(tài)力學(xué)性能26-29
• 3.3 Ti-6Al-4V合金在高應(yīng)變率下的斷口掃描分析29-33
• 第4章 Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機(jī)理分析33-50
• 4.1 單軸壓縮條件下Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機(jī)理分析33-40
• 4.1.1 Ti-6Al-4V合金不同軸面的金相分析33-37
• 4.1.2 Ti-6Al-4V合金在不同應(yīng)變率下的剪切機(jī)理分析37-40
• 4.2 壓剪復(fù)合力條件下Ti-6Al-4V合金絕熱剪切機(jī)理分析40-44
• 4.2.1 Ti-6Al-4V合金三種組織力學(xué)響應(yīng)結(jié)果40-42
• 4.2.2 Ti-6Al-4V合金金相顯微照片分析42-44
• 4.2.3 Ti-6Al-4V合金金相掃描分析44
• 4.3 Ti-6Al-4V合金金相絕熱剪切機(jī)理分析44-45
• 4.4 微裂紋及微孔洞對(duì)絕熱剪切帶斷裂影響45-47
• 4.5 應(yīng)力狀態(tài)對(duì)Ti-6Al-4V合金三種組織絕熱剪切敏感性的影響47-49
• 4.6 Ti-6Al-4V合金硬度測(cè)試49-50
• 第5章 Ti-6Al-4V合金動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系50-62
• 5.1 動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系基本方程50-51
• 5.2 Johnson-Cook動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系51-62
• 5.2.1 應(yīng)變強(qiáng)化參數(shù)的確立51-53
• 5.2.2 應(yīng)變速率強(qiáng)化系數(shù)的確立53-55
• 5.2.3 絕熱溫升系數(shù)的確定55-58
• 5.2.4 本構(gòu)方程的確立和改進(jìn)58-62
• 第6章 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 在學(xué)研究成果67-68
• 致謝68

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