【摘 要】
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Ti-6Al-4V合金具有屈服强度比高、无磁性、可焊接、密度小以及抗腐蚀能力强等优点,是应用最为广泛的钛合金材料。以Ti-6Al-4V合金为原材料的构件,常被用于航空发动机、海洋探测器、船舶耐压壳体、医疗器械等领域。Ti-6Al-4V合金应用场景具有多样性,拉伸、弯曲等单一和复合载荷是Ti-6A1-4V合金常见的服役工况,因此需对其力学行为开展更深层探究。现阶段缺乏对复合载荷作用下不同微观组织Ti
【基金项目】
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国家重点研发计划重大仪器项目:高温高频材料力学性能原位测试仪器开发与应用,2018YFF01012406,2018.10-2021.09； 国家杰出青年科学基金项目:材料微观力学性能原位测试原理与技术,51925504,2020.01-2024.12； 国家自然基金创新群体:机械系统仿生理论与技术基础,52021003,2
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Ti-6Al-4V合金具有屈服强度比高、无磁性、可焊接、密度小以及抗腐蚀能力强等优点,是应用最为广泛的钛合金材料。以Ti-6Al-4V合金为原材料的构件,常被用于航空发动机、海洋探测器、船舶耐压壳体、医疗器械等领域。Ti-6Al-4V合金应用场景具有多样性,拉伸、弯曲等单一和复合载荷是Ti-6A1-4V合金常见的服役工况,因此需对其力学行为开展更深层探究。现阶段缺乏对复合载荷作用下不同微观组织Ti-6A1-4V合金力学性能系统深入测试,因此,开展不同微观组织Ti-6Al-4V合金静态力学行为的原位测试研究,对指导材料在实际复杂工况中的应用具有重要意义。本文综合分析国内外Ti-6Al-4V合金和原位测试技术的研究现状,阐明了结合原位测试技术对不同微观组织Ti-6Al-4V合金进行力学性能分析的可行性和必要性。利用有限元软件,仿真分析了拉伸、三点弯曲及预拉伸条件下三点弯曲试验结果,获得了预拉伸载荷大小与弯曲中性面偏离位移间的相互关系。对比分析了DIC与传统引伸计的测量结果,验证了前者的准确性。利用DIC原位测试技术,对Ti-6Al-4V合金预拉伸弯曲力学性能进行分析,研究了不同预拉伸载荷水平对试样弯曲中性面位置偏移的影响,并将实际测试结果与有限元计算结果进行了对比分析。试验研究了拉伸速率及弯曲加载速率对双态组织Ti-6Al-4V合金试样力学性能的影响,结合光学显微技术对等轴、双态、魏氏组织Ti-6Al-4V合金试样的宏观变形机制与微观组织的变化规律相关性进行了试验研究,获得了预拉伸载荷水平对不同微观组织Ti-6Al-4V合金弯曲力学性能的影响。
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