近(jin)年(nian)来(lai),随着我国航(hang)空(kong)工业的(de)发展和(he)国(guo)防(fang)的支持(chi),战(zhan)斗部材(cai)料(liao)在(zai)国防(fang)军(jun)用(yong)上(shang)的(de)发展(zhan)取得(de)了很(hen)大(da)进(jin)展(zhan),钛合金(jin)及(ji)钛基合(he)金作(zuo)为(wei)国防(fang)事业(ye)发(fa)展(zhan)的具有(you)明显优(you)势(shi)的(de)合金(jin),在现代(dai)战斗部(bu)上(shang)的(de)应用有(you)所增加[1],如穿甲战(zhan)斗(dou)部(bu),半(ban)穿(chuan)甲战(zhan)斗部(bu)等(deng)。钛(tai)合(he)金拥有(you)高的比(bi)强度(du),良好(hao)的耐腐(fu)蚀性,较(jiao)好的(de)塑韧(ren)性及抗冲击(ji)等(deng)性能(neng),根据(ju)晶体结构的不(bu)同可(ke)以(yi)分(fen)为(wei)α钛(tai)合金(jin)、β钛(tai)合(he)金(jin)及α+β钛合金(jin)[2]。与β钛(tai)合(he)金及(ji)α+β钛(tai)合金相比(bi),α钛(tai)合(he)金的(de)强(qiang)度相(xiang)对(dui)较(jiao)低,这(zhe)些(xie)钛合(he)金以(yi)不(bu)同(tong)的强韧性(xing)匹(pi)配度表(biao)现(xian)出不同的抗(kang)绝(jue)热(re)剪(jian)切能力(li)[3]。
钛合(he)金,尤(you)其是(shi)α+β型(xing)双相(xiang)钛合(he)金(jin),具(ju)有(you)极(ji)高的比强度(du)、断(duan)裂韧(ren)性和(he)延(yan)展性[4]。TC11钛(tai)合金(jin)是一(yi)种典型(xing)的(de)α+β型双相钛合(he)金,名义成(cheng)分(fen)为(wei)Ti-6.5Al-3.5Mo-1.5Zr-0.3Si,在500℃时(shi)具有优异的(de)热(re)强(qiang)性(xing)能和(he)较高的强度而(er)被广泛(fan)应用[5-7]。TC11钛合金(jin)具(ju)有(you)重量(liang)轻、强(qiang)度(du)高(gao)、耐(nai)腐(fu)蚀等优点(dian),作(zuo)为(wei)航(hang)空(kong)航天(tian)主轴(zhou)承材(cai)料(liao)替代(dai)高强(qiang)度(du)钢实现轻量化(hua)应用(yong)潜力巨大[8]。随着材料的(de)计算(suan)领(ling)域的发展(zhan)和研究(jiu)的越(yue)来(lai)越(yue)深入[9-10],研(yan)究(jiu)人员通过(guo)机器学习建立(li)TC11成(cheng)分-工(gong)艺-性能(neng)之间(jian)的关系(xi)[11],已有(you)研究(jiu)通过人(ren)工(gong)神(shen)经网络将TC11的(de)材料(liao)成分(fen)参(can)数(shu)作(zuo)为输(shu)入(ru),从而输出(chu)预测(ce)的(de)力(li)学性(xing)能[12],来探(tan)究TC11成(cheng)分(fen)和(he)性(xing)能之间(jian)的关(guan)系(xi)。相关(guan)研(yan)究通过BP神(shen)经网络(luo)建立(li)热(re)加工(gong)工(gong)艺(yi)与力(li)学性能模(mo)型(xing),通过(guo)将(jiang)锻造(zao)温(wen)度等(deng)热(re)加(jia)工工(gong)艺参(can)数(shu)作为输入(ru),屈服强(qiang)度和(he)断(duan)面收缩(suo)率(lv)等(deng)力(li)学(xue)性(xing)能(neng)作为输(shu)出进(jin)行分析,阐明(ming)了(le)热加工工(gong)艺参数和(he)力(li)学性(xing)能(neng)之(zhi)间的(de)复杂关系(xi)[13]。
一般而(er)言,钛(tai)合金(jin)可以通过热加工工(gong)艺(yi)优(you)化(hua)和热处理工艺(yi)优化进行微观(guan)组(zu)织调(diao)控(kong)[14-16],进(jin)而获得理想的综合(he)力(li)学性能。研究(jiu)发(fa)现,随(sui)着固(gu)溶温(wen)度(du)的(de)升高(gao),TA19钛合(he)金微观组(zu)织(zhi)中等轴(zhou)α相(xiang)含量降(jiang)低,β相(xiang)再(zai)结(jie)晶(jing)晶粒(li)尺寸(cun)增大,导致(zhi)抗拉强度(du)和屈(qu)服(fu)强(qiang)度(du)均(jun)降低(di)[17]。TC4钛(tai)合金经(jing)过(guo)固溶时(shi)效后(hou),针(zhen)状(zhuang)的(de)马(ma)氏(shi)体(ti)α″和(he)亚(ya)稳(wen)态的β相分解形成稳定(ding)弥散(san)的α相(xiang)和β相,其综(zong)合(he)性能优(you)于退(tui)火(huo)处(chu)理和(he)固(gu)溶(rong)淬(cui)火(huo)[18]。TC11钛(tai)合金(jin)经(jing)固(gu)溶(rong)时(shi)效后(hou)获(huo)得(de)的(de)针状(zhuang)次生(sheng)α相含量明(ming)显(xian)多(duo)于双重退火工艺,导致固(gu)溶时(shi)效强(qiang)度(du)高于(yu)双(shuang)重退(tui)火工艺(yi)强度(du)[19]。通(tong)过控制(zhi)合理(li)的双(shuang)重退(tui)火热(re)处理(li)工艺,可得到(dao)片状α相的(de)长宽(kuan)比(bi)达到(dao)最(zui)佳(jia)匹(pi)配(pei)状态(tai),使(shi)得退火态(tai)TC11钛(tai)合(he)金在(zai)满(man)足高(gao)强(qiang)塑(su)性(xing)的(de)同时,将断裂(lie)韧(ren)性提(ti)高(gao)至71.2MPa·m1/2[20]。
此外(wai),TC11钛合金(jin)服役环(huan)境苛刻,可(ke)能(neng)承(cheng)受(shou)极(ji)端(duan)负荷(he)如高速(su)冲击(ji)等,由于其(qi)导(dao)热(re)性比(bi)较(jiao)差(cha),在(zai)高(gao)应变(bian)速率(lv)下容易产生绝(jue)热剪切(qie)失效[21],因此有必(bi)要了解(jie)高(gao)应(ying)变(bian)速(su)率下(xia)合(he)金(jin)的力学(xue)性(xing)能及微观组(zu)织特征(zheng)。对(dui)此(ci)本文(wen)以(yi)TC11钛(tai)合金棒材(cai)为(wei)研究对象(xiang),探(tan)究不(bu)同热处(chu)理工艺对TC11钛(tai)合金微(wei)观(guan)组织及(ji)室温(wen)准静态(tai)和动态(tai)力(li)学性(xing)能的(de)影(ying)响,为(wei)TC11钛(tai)合(he)金的理论研(yan)究和实际工(gong)程(cheng)应(ying)用(yong)提(ti)供(gong)一定的参考依据(ju)。
1、实验(yan)材料及(ji)方案(an)
实验(yan)用TC11钛(tai)合(he)金为(wei)西(xi)部(bu)超导材料(liao)科(ke)技(ji)股份有(you)限公司(si)生产的ϕ230mm棒(bang)材,其主(zhu)要化(hua)学(xue)成(cheng)分(质量(liang)分(fen)数,%)为(wei)Al-6.65,Mo-3.48,Zr-1.69,Si-0.28,O-0.118,余量为Ti。不同(tong)热处理工(gong)艺(yi)制度(du)实(shi)验(yan)方案(an)如(ru)表(biao)1所示(shi)。
试(shi)样(yang)进行不同热处理(li)后,对(dui)不同热(re)处理工艺制度(du)的试样(yang)进行(xing)机械抛(pao)光(guang)并(bing)采(cai)用钛合金腐蚀(shi)剂(ji)(HF+HNO3+H2O混(hun)合溶(rong)液)对(dui)试样表(biao)面化(hua)学腐(fu)蚀;利(li)用(yong)GX71型光学显微镜(jing)(OM)和JSM-IT700HR型(xing)扫(sao)描(miao)电镜(SEM)进行(xing)微(wei)观组织观察(cha)和分析;并(bing)按照(zhao)GB/T228.1—2021《金(jin)属材(cai)料(liao)拉伸试验第(di)1部分:室温(wen)试(shi)验(yan)方法(fa)》加(jia)工室(shi)温拉(la)伸试(shi)样,并在电子(zi)万(wan)
能(neng)拉(la)伸(shen)试验机上(shang)进行(xing)拉伸试验,按(an)照GB/T229—2020《金属材料(liao)夏(xia)比摆锤(chui)冲(chong)击试验方法(fa)》加工(gong)U形缺(que)口(kou)试(shi)样(yang),在(zai)Zwick300J摆(bai)锤(chui)冲(chong)击(ji)试(shi)验机(ji)上(shang)进行(xing)室温(wen)冲(chong)击试验;采用(yong)分(fen)离(li)式(shi)霍普金(jin)森(sen)压杆分析(xi)TC11合(he)金经不(bu)同(tong)热(re)处(chu)理(li)后(hou)在(zai)高应变率(lv)加(jia)载(zai)下的(de)压缩(suo)力(li)学行为。
2、结果与讨论(lun)
2.1不(bu)同热(re)处(chu)理(li)工艺(yi)对显(xian)微组(zu)织的(de)影响
TC11钛合金原始(shi)锻(duan)态(tai)显微(wei)组(zu)织(zhi)如图1所示(shi)。由图(tu)1可(ke)见,显(xian)微组织(zhi)为典型(xing)等轴组织。利用(yong)Image-Proplus6.0软件对(dui)图(tu)像(xiang)进行(xing)二(er)值(zhi)化处理并(bing)利用阈值法(fa)分(fen)离(li)等轴α相(xiang),分(fen)析计(ji)算(suan)得到α相(xiang)平(ping)均直(zhi)径约(yue)为15μm,含(han)量(体(ti)积(ji)分数(shu))约为50%。同时还(hai)可以看(kan)到(dao),在(zai)β转(zhuan)变基(ji)体上分布(bu)有(you)短(duan)棒(bang)状的α相。
TC11钛合(he)金(jin)棒材(cai)经双(shuang)重退火(huo)后的显(xian)微组(zu)织如(ru)图(tu)2所示。由(you)图2可(ke)知(zhi),显微组织(zhi)由(you)等(deng)轴(zhou)状(zhuang)初生(sheng)αp相(xiang)和分(fen)布着(zhe)细小(xiao)针状(zhuang)次(ci)生相(xiang)αs的β转(zhuan)变(bian)组(zu)织(zhi)组(zu)成。随着第一次(ci)退火(huo)温(wen)度的升高,初(chu)生αp相含(han)量明(ming)显(xian)降(jiang)低,950℃时,初生αp相(xiang)含量(liang)约为(wei)45%,990℃时(shi)初(chu)生αp相含量已降低至(zhi)15%。这(zhe)主(zhu)要是由于退(tui)火(huo)温(wen)度(du)升高,合金中α相的热(re)力学(xue)稳定含量逐渐减(jian)少(shao),锻(duan)造(zao)过程(cheng)中产生(sheng)的(de)部(bu)分(fen)初(chu)生(sheng)αp相颗(ke)粒逐渐(jian)溶解(jie),使其(qi)含(han)量降(jiang)低。此外(wai),由(you)于初生αp相(xiang)的(de)溶解,未转变β基体含(han)量(liang)和(he)饱和度增大(da),次生(sheng)αs相的析出(chu)驱动力(li)增加,使其(qi)含量(liang)增多且分布(bu)更加细(xi)小弥散[22]。
图3为TC11钛(tai)合(he)金棒(bang)材经800~950℃普通(tong)退火后的(de)显(xian)微组(zu)织(zhi)。经(jing)统计(ji),800~900℃退火后,初(chu)生αp相(xiang)含(han)量在(zai)40%左(zuo)右(you),没(mei)有太(tai)大(da)的差(cha)异(yi),β转变组(zu)织中(zhong)的(de)次生αs相(xiang)更粗(cu)大(da)。TC11钛(tai)合(he)金(jin)的再(zai)结(jie)晶(jing)温(wen)度在(zai)900~980℃[23],因此当退(tui)火温(wen)度升(sheng)高至(zhi)950℃,初(chu)生αp相的晶(jing)粒(li)尺(chi)寸(cun)逐(zhu)渐(jian)增大,含(han)量减少至(zhi)30%,次(ci)生(sheng)αs相含量逐(zhu)渐增(zeng)多(duo)并变(bian)得更加(jia)细(xi)小(xiao)而弥散。
2.2不(bu)同热处理工艺(yi)对准(zhun)静态力(li)学(xue)性(xing)能(neng)的(de)影响
表(biao)2汇总(zong)并对(dui)比(bi)了原(yuan)始(shi)锻态(tai)及经不同工艺热(re)处(chu)理(li)后TC11钛(tai)合金的(de)室(shi)温拉伸力学(xue)性(xing)能(neng)。
由表2可(ke)知(zhi),随(sui)着(zhe)第一重(zhong)退(tui)火温度的(de)升(sheng)高,室(shi)温强(qiang)度呈(cheng)先降(jiang)低(di)后(hou)升高(gao)的(de)趋(qu)势,相应地断(duan)后伸长(zhang)率(lv)先(xian)升高(gao)后降(jiang)低(di),而(er)断(duan)面收缩(suo)率(lv)呈(cheng)线性升(sheng)高,970℃时合金(jin)获得(de)最佳的综(zong)合性(xing)能(neng),强(qiang)塑积(ji)为18.30GPa%。结(jie)合图2合金的显微(wei)组织进(jin)一步(bu)分(fen)析(xi),第一重(zhong)退(tui)火温(wen)度(du)由(you)950℃升高至(zhi)970℃时(shi),合(he)金(jin)中(zhong)等轴初生的(de)αp相(xiang)含(han)量减少(shao),β基(ji)体(ti)与(yu)αp相间的(de)相界面减少(shao),对位错运动(dong)的阻碍(ai)作(zuo)用(yong)减弱,因此(ci)合(he)金强(qiang)度降(jiang)低(di),伸长率(lv)升高(gao);而(er)当(dang)第(di)一(yi)重退(tui)火(huo)温(wen)度由(you)970℃升高至990℃时(shi),虽(sui)然等(deng)轴初生的(de)αp相(xiang)含(han)量进(jin)一步(bu)减(jian)少,但此时β转变(bian)基(ji)体(ti)上次(ci)生相(xiang)αs含量(liang)增(zeng)加(jia)且(qie)呈细小弥散分(fen)布,两(liang)相(xiang)之间的(de)相(xiang)界(jie)面(mian)增加,同(tong)时αs相比(bi)αp相(xiang)硬,因而(er)强度(du)反而上(shang)升。对(dui)于塑(su)性而言(yan),由于(yu)微裂纹容易(yi)在α/β相界面(mian)和晶界处形(xing)核,因(yin)此(ci)随(sui)着(zhe)αs相含(han)量增(zeng)加,塑(su)性(xing)反(fan)而(er)下降[24]。总(zong)的(de)来说,退(tui)火(huo)温度(du)低于970℃,初(chu)生(sheng)αp相(xiang)对(dui)合金性(xing)能(neng)占主导(dao)地(di)位,退火温度高(gao)于(yu)970℃时,次生(sheng)αs相对(dui)合(he)金性能的(de)影响(xiang)更(geng)显著。由表2可知(zhi),随(sui)着普(pu)通(tong)退火温(wen)度(du)的(de)升高(gao),合金(jin)强(qiang)度(du)呈先(xian)增(zeng)加(jia)后(hou)降(jiang)低(di)的趋势(shi),退火(huo)温度(du)为900℃时,合金的(de)抗拉强(qiang)度(du)和(he)屈服强度达到峰(feng)值(zhi),分(fen)别为1042和954MPa。退火(huo)温度为950℃时,合金(jin)的(de)断面(mian)收缩率大(da)幅(fu)提高(gao),具有(you)最佳的(de)综(zong)合(he)性能。
此(ci)外(wai)对(dui)比(bi)950℃普(pu)通退(tui)火和(he)双(shuang)重(zhong)退火,经(jing)双重(zhong)退火后合金(jin)抗(kang)拉(la)强(qiang)度(du)和屈(qu)服强度(du)分(fen)别提(ti)高41和(he)19MPa。图4为950℃普(pu)通(tong)退火(huo)和(he)双(shuang)重退(tui)火(huo)后(hou)的显微(wei)组织,结(jie)合(he)图(tu)2和(he)图3可以看(kan)出(chu),双(shuang)重(zhong)退(tui)火后(hou)初生(sheng)α相(xiang)含(han)量与普(pu)通(tong)退火(huo)没(mei)有明显区别,但(dan)β相中(zhong)弥(mi)散分(fen)布细(xi)小的片(pian)层状次生(sheng)α相(xiang)明显增多(duo)。
2.3热(re)处理(li)工(gong)艺对(dui)动(dong)态力学性能(neng)的(de)影(ying)响
显(xian)微组(zu)织(zhi)形(xing)貌(mao)在影(ying)响拉伸性(xing)能(neng)的(de)同(tong)时(shi),也(ye)能(neng)够显(xian)著影(ying)响材料(liao)的(de)冲击性(xing)能(neng)。材料(liao)的(de)抗(kang)临(lin)界(jie)裂(lie)纹扩(kuo)展能力(li)和(he)抗裂(lie)纹(wen)扩(kuo)展能力(li)共同(tong)决(jue)定(ding)其冲(chong)击(ji)韧(ren)性(xing)。表3为(wei)经(jing)不同工艺(yi)热处(chu)理(li)后(hou)TC11钛合金(jin)的冲击韧(ren)性及冲(chong)击吸收能量(liang)值。由(you)表(biao)3可以(yi)看出(chu),在双重(zhong)退火(huo)热(re)处理工(gong)艺下,冲击(ji)韧(ren)性(xing)随(sui)着(zhe)第一(yi)重退火温(wen)度的(de)升高呈先降(jiang)低后升高(gao)的趋(qu)势,990℃时(shi)材(cai)料(liao)的(de)冲(chong)击(ji)韧(ren)性(xing)最(zui)高。
结合(he)图(tu)2显(xian)微(wei)组(zu)织可(ke)知,α相(xiang)的形(xing)貌(mao)对冲(chong)击(ji)韧(ren)性(xing)的影响显(xian)著(zhu)。αp相(xiang)是(shi)裂纹萌生和(he)扩展(zhan)的通(tong)道,材料的(de)韧性会(hui)随(sui)着αp平(ping)均(jun)自(zi)由程(cheng)的增(zeng)加而提高(gao);而当(dang)裂(lie)纹扩展遇(yu)到短棒(bang)状(zhuang)的αs相(xiang)时(shi)产(chan)生塑(su)性(xing)变形,从而(er)吸(xi)收(shou)较(jiao)多(duo)的能量,表(biao)现(xian)出较好的冲击(ji)韧(ren)性[25]。在普(pu)通(tong)退火温(wen)度(du)800~950℃范(fan)围内(nei),950℃时(shi)合金的(de)冲击韧(ren)性(xing)最(zui)高(gao),由(you)显(xian)微组织也可以(yi)看出(chu)在此温(wen)度下(xia)合(he)金中韧性(xing)相(xiang)αs含(han)量最(zui)高(gao)且(qie)更细(xi)小(xiao)。
金属材料(liao)在(zai)高速冲击载(zai)荷作(zuo)用下以(yi)高(gao)应变速率发生(sheng)局(ju)部(bu)大塑(su)性变(bian)形,该(gai)过程中(zhong)塑(su)性(xing)功(gong)转化的热(re)在(zai)短(duan)时间来不及传输,接近于(yu)绝热过(guo)程,导(dao)致(zhi)材料(liao)变形加(jia)剧(ju),发生(sheng)热(re)塑(su)性(xing)失稳(wen),从而(er)引(yin)起绝热剪切(qie)带(dai)(Adiabaticshearband,ASB)的形成(cheng)和发(fa)展(zhan)。ASB的(de)出现(xian)意味(wei)着材料(liao)承载(zai)能力的降(jiang)低或(huo)丧(sang)失,可(ke)看(kan)作(zuo)是材料(liao)失效的前(qian)兆(zhao)[26]。图5和(he)图6分别为(wei)钛合(he)金经(jing)双重(zhong)退(tui)火热处(chu)理和普通(tong)退(tui)火热(re)处理(li)后(hou)在(zai)3500s-1应变速(su)率压(ya)缩后的显(xian)微(wei)组织。由(you)图5和图(tu)6可(ke)知,合(he)金(jin)中(zhong)出(chu)现的(de)白(bai)色(se)亮(liang)带即为绝热剪切(qie)带(dai),如白色(se)箭(jian)头所示。绝热剪切带宽度(du)在2~5μm之间,其(qi)内部发(fa)生(sheng)严(yan)重(zhong)变形(xing),晶粒十(shi)分细(xi)密,在(zai)扫(sao)描电镜下(xia)无(wu)法(fa)分辨,此(ci)外(wai)剪(jian)切带与两侧基(ji)体(ti)组(zu)织(zhi)的(de)边(bian)界不(bu)平(ping)整(zheng),亦(yi)有不同程(cheng)度(du)的(de)塑(su)性流动。
图(tu)7为原始(shi)锻态(tai)TC11钛合金(jin)在(zai)不(bu)同(tong)应(ying)变(bian)速率(lv)下动态(tai)压(ya)缩(suo)得(de)到(dao)的应力-应(ying)变(bian)曲线。由图7可知,TC11钛(tai)合(he)金的(de)流(liu)变应(ying)力和(he)塑性(xing)应变都随着应变(bian)速(su)率(lv)的(de)增(zeng)加而(er)增(zeng)大,表现出一(yi)定(ding)的(de)应(ying)变速(su)率增强(qiang)、增塑效应,这(zhe)也证实(shi)了(le)TC11钛合(he)金为应(ying)变(bian)速(su)率敏感(gan)材(cai)料。在(zai)塑(su)性(xing)变(bian)形(xing)过程(cheng)中材料(liao)会(hui)发(fa)生硬化(hua),且(qie)随着(zhe)应(ying)变(bian)速率(lv)的增大这种(zhong)硬(ying)化(hua)作(zuo)用(yong)越明(ming)显(xian),导致(zhi)流变应力随(sui)应变速(su)率(lv)的(de)增(zeng)大(da)而增(zeng)加,表现为应变(bian)速率(lv)强(qiang)化(hua)效(xiao)应。此(ci)外,在(zai)高(gao)应(ying)变(bian)速率(lv)下(xia),材(cai)料(liao)会(hui)发(fa)生(sheng)热软(ruan)化作用(yong),应变(bian)速(su)率(lv)越大,热(re)软(ruan)化(hua)作(zuo)用越(yue)明(ming)显,材料(liao)的(de)塑性(xing)也(ye)就(jiu)越(yue)好(hao),表(biao)现为(wei)应变(bian)速率(lv)增(zeng)塑效(xiao)应。与(yu)表(biao)2对(dui)比(bi)可(ke)知(zhi),原(yuan)始锻态(tai)TC11钛合(he)金(jin)的屈(qu)服应力由准(zhun)静态(tai)条件下(xia)的(de)925MPa提高至动态(tai)冲(chong)击载荷(he)下的1500MPa左右,约(yue)为(wei)准静(jing)态环境(jing)下(xia)的(de)1.6倍(bei)。这(zhe)充(chong)分说(shuo)明应(ying)变速(su)率(lv)对材料(liao)的屈(qu)服强度具有显著影响(xiang),且(qie)随(sui)着应(ying)变(bian)速(su)率的(de)提高,合(he)金(jin)材(cai)料的屈(qu)服强度(du)不(bu)断增大(da)。
TC11钛合(he)金(jin)经(jing)双重退火热处理和(he)普通(tong)退火热处(chu)理后在3500s-1下(xia)进行(xing)动(dong)态压缩加载(zai)试(shi)验(yan),得到的(de)真(zhen)应力(li)-应变(bian)曲(qu)线如图(tu)8所示。由图8可知,随(sui)着(zhe)动态塑性变(bian)形(xing)的增(zeng)加,TC11钛(tai)合(he)金(jin)的(de)动(dong)态(tai)流变应力逐(zhu)渐增(zeng)大,这(zhe)表明TC11钛合金(jin)在(zai)此应(ying)变(bian)率(lv)下(xia)变形(xing)时具(ju)有(you)一(yi)定的应(ying)变(bian)强化(hua)效(xiao)应(ying)。由于(yu)钛合(he)金的导热性(xing)较差,且对(dui)温度敏(min)感(gan)性较(jiao)高,因(yin)此(ci)在高(gao)应(ying)变率下(xia)具有较高(gao)的(de)绝(jue)热剪切(qie)敏感(gan)性(xing)。
材料(liao)在(zai)冲(chong)击(ji)变(bian)形(xing)过程(cheng)中(zhong)的(de)吸收能可由式(shi)(1)
表(biao)示(shi):式中(zhong):E为吸(xi)收能,J·cm-3;ε为(wei)塑(su)性(xing)应(ying)变(bian);σ为流变应力,MPa。
表4为3500s-1应变速(su)率下不(bu)同(tong)工(gong)艺(yi)热(re)处(chu)理(li)后TC11钛合(he)金的(de)最(zui)大(da)塑性应变(bian)、平均(jun)流变(bian)应力和冲(chong)击(ji)吸收能量(liang)。由(you)表4可知(zhi),在(zai)双(shuang)重退(tui)火(huo)热(re)处理试样(yang)中,第一(yi)重(zhong)退火温度(du)为(wei)950℃时具有较大(da)的平(ping)均(jun)流变(bian)应力和(he)冲(chong)击(ji)吸(xi)收能(neng)量,随着第(di)一(yi)重退(tui)火温度升高(gao),平均流(liu)变(bian)应(ying)力和冲(chong)击吸收能(neng)均(jun)逐(zhu)渐减少(shao);而对(dui)于(yu)普通退火(huo)热处(chu)理(li)试(shi)样,流(liu)变应力(li)表现为(wei)先增大(da)后减(jian)小,在退火温(wen)度为850℃达(da)到最大值(zhi)1619MPa,而冲击(ji)吸(xi)收能量则表(biao)现为先减(jian)小(xiao)后(hou)增(zeng)大,在退火(huo)温度为(wei)850℃时(shi)达(da)到最小(xiao)值395J·cm-3。
3、结(jie)论(lun)
1)随着双重热(re)处(chu)理(li)第(di)一次(ci)退火(huo)温(wen)度升高,显微(wei)组(zu)织(zhi)中初生αp相(xiang)含量逐(zhu)渐减少(shao),而(er)次(ci)生αs相含(han)量(liang)增多(duo),且分布(bu)更加细小弥散(san),而(er)对于普通(tong)退火(huo)工艺(yi),当退火(huo)温(wen)度(du)高于再(zai)结(jie)晶温度(du),初生αp相晶粒尺寸(cun)增(zeng)大,含(han)量(liang)降低,而次(ci)生αs相(xiang)尺寸(cun)细(xi)小,含(han)量(liang)增(zeng)多(duo);
2)随(sui)着双重(zhong)热处(chu)理(li)工(gong)艺第(di)一次退火(huo)温(wen)度(du)的升(sheng)高(gao),合金室温(wen)强度(du)先降低后(hou)升高,伸(shen)长率先(xian)升高(gao)后降(jiang)低(di),断(duan)面(mian)收缩(suo)率呈线性(xing)升高(gao),在(zai)退(tui)火温度(du)为(wei)970℃时(shi)获(huo)得(de)最佳(jia)的综(zong)合(he)性(xing)能,强塑(su)积(ji)为(wei)18.30GPa%;而(er)随着普(pu)通退火(huo)温度的升(sheng)高(gao),合金(jin)强(qiang)度先增(zeng)加(jia)后略(lve)微降(jiang)低(di),在(zai)退(tui)火(huo)温度为(wei)950℃时,断面收(shou)缩(suo)率大(da)幅(fu)提(ti)高(gao),具有最佳的综合(he)性能;
3)无(wu)论(lun)是双(shuang)重(zhong)退火(huo)处理还(hai)是普通退火(huo)处理,均(jun)在(zai)各自(zi)实验(yan)的最高(gao)退(tui)火(huo)温度时(shi)获得(de)最大(da)冲击韧性(xing),但是,在3500s-1应(ying)变速(su)率下(xia),双(shuang)重(zhong)退火(huo)处(chu)理试(shi)样(yang)在(zai)第(di)一次(ci)退火(huo)温度(du)为(wei)950℃时获得(de)较大的平(ping)均流变应(ying)力和(he)冲击吸收能量,显著(zhu)优(you)于普通(tong)退(tui)火处(chu)理(li)试样。
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