钛合金微观组织细节和织构对其绝热剪切特性的影响

钛合金在战斗部和装甲防护等领域应用日益广泛。但是，对于组织细节和织构状态对其绝热剪切特性特别是对多条绝热剪切带相互作用规律、剪切带的分叉等科学问题的认识严重不足，无法指导上述高应变率使用条件下Ti6Al4V合金热加工处理工艺的制定。. 本项目探究双态组织Ti6Al4V合金中初生α相、次生α相和β相的比例、尺寸等对绝热剪切带分叉频率、分叉位置及相互作用的影响规律，阐释不同热加工处理工艺获得的OM下观察无明显差异的钛合金绝热剪切带损伤演化机制和相互作用规律，以揭示钛合金中绝热剪切带分叉及复杂相互作用的材料学本质。主要特色和创新之处为：（1）关注钛合金中除第二相以外的组织细节对绝热剪切带的分叉及所造成破坏的影响；（2）关注不同尺度下组织特点对其绝热剪切特性的影响规律；（3）关注多条绝热剪切带相互作用对于绝热剪切破坏及宏观破坏模式的影响，使相关研究对于解决实际工程问题更具现实意义。

本项目利用泰勒杆试验、分离式霍普金森压杆试验、弹靶作用试验以及轻气炮试验等研究了不同组织或类型钛合金的绝热剪切特性及组织细节和织构对此特性的影响。研究发现，双态组织Ti-6Al-4V合金具有比层片组织合金更强的抗绝热剪切破坏能力；沿与层片组织合金中纤维方向成不同角度冲击加载时，Ti-6Al-4V合金的室温准静态、动态力学性能均有所差别，其中ASB的存在的空间位置明显不同，并且，α相厚度增加致使片层组织Ti-6Al-4V合金发生绝热剪切失效的倾向降低；Ti-6Al-4V合金中的绝热剪切带分叉是由于带内未完全动态再结晶的亚晶聚集在一起且其所产生的变形不协调性达到一定程度所导致，而当两条绝热剪切带相交截时，先形成的带内的亚晶会随后形成的剪切带的作用而发生再次剪切或再结晶，即先形成的剪切带对后形成的剪切带具有一定的阻碍作用；钛合金在一维平面撞击条件下发生的层裂破坏行为与绝热剪切行为并无明显关系。