超细晶钛在低温高应变率下的增韧行为研究

根据计划书要求，本课题针对工业纯钛开展研究。首先利用ECAP方法制备了超细晶钛，进而对其进行了微观组织分析，之后开展了一系列力学性能测试工作，包括显微硬度测试、准静态/动态压缩力学性能测试和不同温度下的准静态/动态拉伸力学性能测试，着重研究了在低温和高应变率下超细晶钛的拉伸力学行为，研究了其破坏机理和变形机制。主要研究内容和成果包括：（1）提出了一种铜包裹钛的ECAP方法，成功地在室温下制备出了超细晶钛，微观分析表明其晶粒尺寸达到500nm，平均晶粒尺寸约为800nm；（2）对ECAP过程中纯钛的微观组织演化进行了深入分析，发现晶粒细化是位错运动、孪晶以及大剪切应变共同作用的结果；（3）对粗晶钛和超细晶钛的力学性能进行了系统测试，得到了其在室温下的准静态/动态压缩性能以及温度范围77K～473K、应变率范围2×10-4～3×103s-1内的拉伸力学性能；（4）分析了超细晶钛的破坏模式和变形机制，发现在不同温度下其变形机制也不相同。变形的产生往往是多个因素共同作用的结果。即使ECAP后钛的晶粒尺寸已大大减小，其在高温下拉伸变形中的主要变形机制仍然是位错滑移。在低温下，孪晶和位错密度的增大在变形过程中起到了主导作用。对于超细晶钛来说，随着温度的升高，位错与晶界的相互作用在变形中所起的作用逐渐增大。