TC11鈦合金塑性加工裂紋形成及其機理的研究.pdf

1、斷裂現(xiàn)象是金屬成形過程中最常見的缺陷之一，通過宏微觀相結(jié)合的實驗手段對其進(jìn)行定量觀察研究與理論分析，能夠為從物質(zhì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)、缺陷和應(yīng)力應(yīng)變分布來預(yù)測和控制材料變形過程中的破壞缺陷提供一定的實驗依據(jù)和理論基礎(chǔ)。本文應(yīng)用高溫壓縮實驗研究了TC11鈦合金細(xì)晶組織和魏氏體組織的表面高溫開裂過程，并結(jié)合透射電鏡(TEM)原位拉伸、掃描電鏡(SEM)原位拉伸對其塑性變形、裂紋萌生與擴展的動態(tài)過程進(jìn)行了原位觀察。在研究中，還應(yīng)用了高分辨透射電鏡(HRT

2、EM)對裂紋尖端納觀區(qū)域進(jìn)行原位分析。
　　本文觀察分析了TC11鈦合金兩種典型組織高溫壓縮表面裂紋的形成過程及斷口形貌。不同組織結(jié)構(gòu)的TC11鈦合金，其高溫斷裂行為的微觀機理不同。細(xì)晶組織以微孔聚集型斷裂方式為主，魏氏體組織以片層間開裂和跨層斷裂為主。高溫下細(xì)晶組織塑性好于魏氏體組織的塑性。通過掃描電鏡分析其斷口及組織形貌，表明試樣表面裂紋開裂路徑宏觀上與表面附加拉應(yīng)力應(yīng)變分布有關(guān)，微觀上裂紋的萌生和擴展與相結(jié)構(gòu)的分布有關(guān)。

3、r>　　SEM原位拉伸研究表明，由于TC11鈦合金常溫組織結(jié)構(gòu)與β相轉(zhuǎn)變線下高溫組織結(jié)構(gòu)類似，其裂紋萌生與擴展機理有相同之處。細(xì)晶組織裂紋擴展以連接組織內(nèi)微小孔洞為主，微小孔洞和微裂紋優(yōu)先選擇在相界面處萌生，斷口韌窩形貌細(xì)密均勻；魏氏體組織裂紋擴展以片層間開裂及連接跨層斷裂形成的微小孔洞為主，斷口以剪切滑移面與粗大韌窩交叉分布為主。
　　本文還通過TEM原位拉伸系統(tǒng)觀察和分析了組織形貌對裂紋萌生與擴展的影響。研究結(jié)果表明TC11鈦