本文關鍵詞：鍛造和熱處理工藝對TC21鈦合金靜動態(tài)力學性能和抗彈性能影響的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：TC21鈦合金是我國自主研制的一種新型高強高韌兩相鈦合金,本文以鈦合金作為裝甲防彈的應用背景展開研究,研究了不同鍛造及熱處理工藝下TC21鈦合金的靜、動態(tài)力學性能及抗彈性能,并對12.7mm穿甲燃燒彈沖擊條件下不同組織的靶板損傷特征進行分析,得出微觀組織結構對材料力學性能、抗彈性能以及宏微觀損傷規(guī)律的影響。主要研究結論如下:經α+β區(qū)鍛造的TC21鈦合金為雙態(tài)組織,經β區(qū)鍛造的TC21鈦合金為片層組織。在動態(tài)壓縮條件下,α+β區(qū)鍛造的雙態(tài)組織TC21鈦合金較之β區(qū)鍛造的片層組織TC21鈦合金具有更高的動態(tài)強度;而β區(qū)鍛造的TC21鈦合金臨界斷裂應變更大,具有更好的動態(tài)塑性變形能力。在12.7mm AP的侵徹條件下,α+β區(qū)和β區(qū)鍛造的TC21鈦合金靶板的抗彈性能相近。對TC21鈦合金靶板的宏微觀損傷分析表明,α+β區(qū)鍛造的雙態(tài)組織靶板的宏觀損傷模式為塑性擴孔所導致的背部崩落破壞模式,β區(qū)鍛造的片層組織靶板的損傷模式為脆性破碎模式;兩種組織靶板的失效破壞均為絕熱剪切帶和其誘發(fā)的裂紋所導致。制定不同的熱處理制度得到四種微觀組織,900℃/1h/AC+600℃/4h/AC雙態(tài)組織(B1)、925℃/1h/FC+600℃/4h/AC雙態(tài)組織(B2)、900℃/6h/SFC等軸組織(E)、1000℃/1h/FC片層組織(L)。準靜態(tài)加載條件下,雙態(tài)組織B1的強度最高,等軸組織的塑性最好,片層組織的強度和塑性最差,在雙態(tài)組織B1、B2和等軸組織試樣中均觀察到了頸縮現(xiàn)象,而片層組織試樣未出現(xiàn)頸縮。動態(tài)加載條件下,等軸組織和片層組織發(fā)生絕熱剪切斷裂失效的臨界應變率最高,等軸組織發(fā)生絕熱剪切斷裂前吸收的能量最多,片層組織次之,高于雙態(tài)組織B1、B2;四種組織均觀察到了應變率強化效應。帽形試樣的動態(tài)剪切試驗表明,等軸組織和片層組織的絕熱剪切敏感性低于雙態(tài)組織B1、B2。對四種組織TC21鈦合金的抗彈性能研究表明,片層組織的抗彈性能最為優(yōu)異,等軸組織次之,雙態(tài)組織B1的抗彈性能最差。四種組織的宏觀損傷模式以均沖塞破壞形式為主,片層組織由于塑性低,塞塊在與靶板分離的過程中發(fā)生了碎化。所有四種組織靶板中均觀察到絕熱剪切帶,其延伸的深度均較淺,只局限在彈坑壁附近位置。
【關鍵詞】：TC21鈦合金 微觀組織 力學性能 抗彈性能
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.23;TG319;TG166.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-27
• 1.1 研究意義和目的11
• 1.2 鈦及鈦合金概述11-14
• 1.2.1 鈦及鈦合金發(fā)展概況11-12
• 1.2.2 鈦合金的分類12-13
• 1.2.3 TC21鈦合金13-14
• 1.3 α+β 鈦合金的組織、工藝與性能14-18
• 1.3.1 α+β 鈦合金的顯微組織14-16
• 1.3.2 α+β 鈦合金的鍛造工藝16-17
• 1.3.3 α+β 鈦合金的熱處理工藝17-18
• 1.4 鈦合金動態(tài)力學行為研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 靶板抗彈性能及損傷行為研究進展20-25
• 1.6 TC21鈦合金動態(tài)力學性能和抗彈性能研究中存在的問題25-26
• 1.7 本文主要研究內容26-27
• 第2章 實驗材料與方法27-33
• 2.1 實驗材料27
• 2.2 微觀組織分析27-28
• 2.3 力學性能實驗28-29
• 2.3.1 準靜態(tài)力學性能實驗28
• 2.3.2 動態(tài)壓縮力學性能實驗28-29
• 2.4 強迫剪切實驗29-30
• 2.5 終點彈道侵徹實驗30-33
• 第3章 鍛造工藝對TC21鈦合金靜動態(tài)力學性能和抗彈性能的影響33-39
• 3.1 微觀組織分析33
• 3.2 準靜態(tài)力學性能33-34
• 3.2.1 準靜態(tài)力學實驗結果33-34
• 3.2.2 拉伸斷口形貌分析34
• 3.3 動態(tài)力學性能34-35
• 3.4 抗彈性能和宏微觀損傷特征的分析35-38
• 3.4.1 不同鍛造態(tài)TC21鈦合金的抗彈性能35-36
• 3.4.2 宏觀損傷對TC21鈦合金抗彈性能的影響36-37
• 3.4.3 微觀損傷對TC21鈦合金抗彈性能的影響37-38
• 3.5 本章小結38-39
• 第4章 熱處理工藝對TC21鈦合金靜動態(tài)力學性能和抗彈性能的影響39-63
• 4.1 熱處理工藝及微觀組織分析39-41
• 4.2 準靜態(tài)力學性能41-44
• 4.2.1 準靜態(tài)力學實驗結果41-42
• 4.2.2 拉伸斷口形貌分析42-44
• 4.3 動態(tài)力學性能44-49
• 4.3.1 四種組織TC21鈦合金的動態(tài)強度45-46
• 4.3.2 四種組織TC21鈦合金的動態(tài)塑性46-47
• 4.3.3 四種組織TC21鈦合金高應變率下的吸能47-49
• 4.4 絕熱剪切敏感性49-51
• 4.5 抗彈性能和宏微觀損傷特征的分析51-60
• 4.5.1 四種組織TC21鈦合金的抗彈性能51-52
• 4.5.2 靜、動態(tài)力學性能對TC21鈦合金抗彈性能的影響52-54
• 4.5.3 宏觀損傷對TC21鈦合金抗彈性能的影響54-56
• 4.5.4 微觀損傷對TC21鈦合金抗彈性能的影響56-60
• 4.6 本章小結60-63
• 結論63-65
• 攻讀學位期間發(fā)表論文與研究成果清單65-67
• 參考文獻67-73
• 致謝73

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  本文關鍵詞：鍛造和熱處理工藝對TC21鈦合金靜動態(tài)力學性能和抗彈性能影響的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：374280