純鈦拉伸變形行為的尺寸效應(yīng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)逐漸向輕量化和微型化發(fā)展，微成型、超精密機(jī)械加工等微細(xì)加工技術(shù)不斷進(jìn)步，使微小尺寸材料應(yīng)用更加廣泛。然而，在微小尺寸的金屬材料中存在著一種尺寸效應(yīng)現(xiàn)象，即其性能會受樣品尺寸或晶粒尺寸的影響，使微小尺寸金屬材料呈現(xiàn)出與常用尺寸金屬材料不同的性能特點。
　　本文以工業(yè)純鈦TA2為材料，通過退火熱處理的方法，將厚度分別為50μm、100μm、200μm和800μm的純鈦薄板的晶粒尺寸、晶體取向和位錯組態(tài)調(diào)控到基本一致。采用常

2、規(guī)拉伸試驗，測試了不同厚度退火態(tài)純鈦的拉伸性能，發(fā)現(xiàn)在本文所選用的幾個厚度尺寸下，隨著樣品厚度的減小，其強(qiáng)度和延伸率均呈下降趨勢。
　　運用基于OM-DIC的原位拉伸技術(shù)對不同厚度純鈦的拉伸變形行為進(jìn)行研究，宏觀上，建立了不同厚度的純鈦在不同工程應(yīng)變量下對應(yīng)的應(yīng)變分布規(guī)律:隨著厚度的減小，產(chǎn)生應(yīng)變局域化現(xiàn)象所對應(yīng)的工程應(yīng)變量減小，應(yīng)變分布均勻性下降。產(chǎn)生應(yīng)變局域化現(xiàn)象所對應(yīng)的工程應(yīng)變量越小，即材料的均勻延伸率越小。應(yīng)變分布的均勻性

3、越差，表明材料整體參與塑性變形的能力越差?？v向應(yīng)變的分布情況與頸縮程度的大小一致，剪切應(yīng)變的分布情況與材料斷裂路徑一致。
　　運用基于SEM-DIC原位拉伸技術(shù)對不同厚度純鈦的拉伸變形行為進(jìn)行研究，微觀上，由不同厚度的純鈦在不同工程應(yīng)變量下對應(yīng)的晶粒應(yīng)變分布情況，反應(yīng)出不同厚度純鈦的晶粒變形規(guī)律:相同工程應(yīng)變量下，隨著厚度的減小，呈壓應(yīng)變分布的晶粒占比減少，即未參與變形晶粒占比減少，各晶粒的應(yīng)變分布差異增大，即晶粒間的變形程度差異

4、增大。表明厚度越小的純鈦，微觀變形的協(xié)調(diào)性一致性越差。
　　通過透射微觀組織觀察并結(jié)合宏觀、微觀變形規(guī)律，揭示了厚度尺寸對純鈦的拉伸性能產(chǎn)生影響的根本原因在于厚度方向的晶粒情況。其中，塑性方面，厚度小的純鈦，其厚度方向的晶粒數(shù)少，開始塑性變形的晶粒起的作用就相對較大，且晶粒數(shù)少限制了晶粒間的協(xié)調(diào)變形，使得各晶粒的變形程度差異大，進(jìn)而宏觀上的應(yīng)變分布不均勻，更容易產(chǎn)生應(yīng)變集中，此外，厚度減小到50μm時，孿生系統(tǒng)啟動產(chǎn)生了孿晶，誘導(dǎo)