论文部分内容阅读
钛合金具有密度小、比强度、抗腐蚀性能好等诸多优异性能，是较为理想的轻质装甲金属材料。有研究表明，在防护性能相同的情况下，钛合金装甲的重量比装甲钢轻25%。然而，钛合金是一种高绝热剪切敏感性的材料，在高速变形过程中极易以绝热剪切的形式失效，严重限制了它在装甲防护领域的应用。针对以上问题，本文以热轧Ti-6Al-4V合金（简称为TC4合金）为研究对象，以降低其绝热剪切敏感性为研究目标，采用特殊电脉冲热处理的方法，对热轧TC4合金的微观组织细节特征进行调控，系统地研究了电脉冲热处理对热轧双态TC4合金和热轧等轴TC4合金微观组织和力学性能的影响规律及机理。得出如下主要结论：电脉冲热处理可以使热轧TC4合金的组织在数分钟内转变成魏氏组织，且热处理温度越高，转变成魏氏组织所需要的保温时间越短；组织转变成魏氏特征之前，原始热轧组织仅发生再结晶；转变成魏氏组织之后，β晶粒和片层宽度随着热处理温度的上升和保温时间的延长而增大。热轧双态组织TC4合金经电脉冲热处理后，仅发生再结晶而未发生魏氏转变的组织其准静态压缩塑性显著提高，且破坏强度也随之提高；而一旦组织转变成魏氏组织，其临界失效应变显著降低，最终的破坏强度也呈现降低的趋势。热轧等轴组织TC4合金经电脉冲热处理后，准静态压缩塑性显著提高，但强度略有降低；刚刚完成组织转变、具有较细晶粒的魏氏组织合金具有最大的准静态临界失效应变。电脉冲热处理可以显著提高热轧TC4合金的动态临界破坏应变值和发生剪切破坏前的单位体积吸收功，即可以显著提高材料的抗绝热剪切破坏能力，但对动态强度未产生明显影响。热轧双态组织TC4合金经800℃/20min电脉冲处理后临界剪切破坏应变值比原始热轧钛合金提高了76.6%，绝热剪切破坏前的材料单位体积吸收功提高了75.8%。热轧等轴组织TC4合金经1000℃/5min电脉冲处理后临界剪切破坏应变值相比原始热轧TC4合金提高了133%，单位体积吸收功提高了192%。在动态加载条件下，绝热剪切带在电脉冲热处理后转变成的魏氏组织中扩展时出现分叉现象，扩展路径变得更加曲折；且在主剪切带周围组织中发现均匀变形区，消耗了大量的冲击功，推迟了裂纹的萌生和扩展，因此电脉冲热处理后发生魏氏组织转变的合金动态塑性显著增强，绝热剪切敏感性显著降低。