1研究背景

隨著現代工業(yè)和航空航天領域對材料性能要求的不斷提高，特別是在沖擊載荷環(huán)境下的應用，對鈦合金的動態(tài)性能提出了更高的要求。鈦合金因其低密度、高比強度和優(yōu)異的耐腐蝕性而被廣泛應用于商業(yè)飛機和載人航天飛行中。在沖擊載荷下，劇烈的塑性變形會產生熱量，導致局部溫度升高和應變軟化，這與絕熱剪切帶（ASBs）的形成有關，并可能導致塑性不穩(wěn)定甚至失效。因此，開發(fā)適用于高應變率服務環(huán)境的高性能鈦合金變得尤為重要。動態(tài)機械性能與微觀結構、塑性變形載體和熱耗散機制密切相關。在這項研究中，研究人員專注于通過微觀結構工程和熱力學分離-耗散機制的耦合來開發(fā)具有優(yōu)異動態(tài)響應的鈦合金。

2成果簡介

在這項研究中，研究人員報道了一種低密度近α鈦合金Ti-8Al-1Mo-1V-0.23C，其密度僅為4.36 g/cm³，展現出卓越的動態(tài)壓縮性能，包括約1.72 GPa的出色動態(tài)強度和約27.2%的動態(tài)壓縮應變。這些性能的提升歸因于變形誘導的層狀微觀結構和變形促進的碳偏聚的協(xié)同效應。該合金由納米有序Ti3Al (α2)粒子增強的等軸α相晶粒和β相邊界粘結而成。在準靜態(tài)和動態(tài)壓縮測試中，合金發(fā)展出雙相層狀微觀結構，并且塑性變形促進了α相晶粒中碳沿滑移軌跡的動態(tài)偏聚。塑性變形在α和β相中主要由位錯滑移承擔。雙相層狀微觀結構的形成歸因于α相晶粒中的塑性流動穩(wěn)定性與激活的棱柱<a>位錯和金字塔<c+a>位錯以及相對硬的β相施加的幾何約束有關。劇烈塑性變形在α相產生的熱量通過促進碳偏聚來耗散，這種基于偏聚的熱耗散機制有效地延緩了與動態(tài)再結晶相關的應變軟化。由于α和β相之間的塑性變形不兼容性，最終觸發(fā)了剪切不穩(wěn)定性，導致層狀微觀結構的局部旋轉。在幾何剪切帶中發(fā)生了絕熱剪切帶（ASBs）。在剪切帶中，劇烈變形產生的熱量促進了動態(tài)再結晶和應變軟化。

3圖文導讀

4小結