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论文题目： Ti-4.5Mo-5.1Al-1.8Zr-1.1Sn-2.5Cr-2.9Zn 钛合金的动态力学性能及失效研究

发表时间：2020年4月

刊源：稀有金属材料与工程, 2020, v.49;No.405(04):135-141. [ 点击下载PDF ]

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图2 为轧制态及热处理态钛合金的微观形貌。如 图2a 和图2c 所示，由于轧制变形在接近(α+β)两相区 上部发生，因此，轧制态钛合金的组织由β 相基体及“等轴+条状”非均匀分布的α 相组成，其中，条 状α 相平均宽度约为1.3 μm，等轴α 相平均尺寸约为 1.7 μm，且α 相所占比例较小。如图2b 和图2d 所示， 热处理态钛合金的组织分布均匀，条状α 相及等轴α 相共存组织转化为等轴α 相组织，α 晶粒稍微长大， 平均晶粒尺寸约为2 μm，组织中α 相所占比例较大。

图2 轧制态及热处理态钛合金的组织形貌

轧制态钛合金在动态变形失效后的微观组织如图 6 所示，绝热剪切带为直线形态，且出现分叉现象， 主绝热剪切带的宽度约为5 μm，绝热剪切带内部产生 较多微裂纹，并有互相连接的趋势。轧制态钛合金中绝热剪切带的分叉现象与其组织 不均匀性和高密度位错相关。在轧制态钛合金中，由于组织的不均匀性，在绝热剪切区域微 观组织的演化过程中必然导致变形不协调。另外，高 密度位错对绝热剪切带的扩展起阻碍作用。因此，为 了协调变形以及减小扩展过程中的阻碍，绝热剪切带 即会发生分叉。同时，轧制态钛合金的组织在动态 压缩过程中易于引起变形不协调，产生应力集中，并 诱使裂纹的萌生和扩展，因此，轧制态钛合金中的裂 纹数量较多且有互相连接的趋势。

图6 轧制态钛合金中的绝热剪切带

轧制态及热处理态钛合金的断口形貌如图8 所 示，均由被拉长的韧窝和平滑的剪切区域两部分构成， 呈现出典型的绝热剪切断裂特性。断裂面上拉长的 韧窝区和平滑的剪切区相间分布，但韧窝区和剪切区 在轧制态及热处理态钛合金中所占面积不同，表明轧 制态及热处理态钛合金的主要断裂机制不同。如图 8a、图8b 所示，除韧窝区域外，轧制态钛合金的断裂 表面存在大量剪切变形区域，这是由变形过程中发生 不均匀变形导致的。韧窝区域的韧窝平均尺寸较小， 约为4 μm，少数韧窝存在拉长的现象，因此，轧制态 钛合金的断裂机制为韧性断裂+脆性断裂；如图8c、 图8d 所示，热处理态钛合金的断裂表面主要由韧窝区 构成，剪切变形区域面积较小。与轧制态钛合金相比， 热处理钛合金中韧窝的平均尺寸明显较大，约为7 μm，大部分韧窝均存在被拉长的现象，因此热处理态钛合金的断裂机制以韧性断裂为主。在变形过程中， 热处理态钛合金中的韧窝被充分拉长，使热处理态钛 合金发生断裂失效需要比轧制态钛合金更多的塑性变 形能量，因而其临界断裂应变较大。

图8 轧制态及热处理态钛合金的断口形貌