钛合金动态塑性变形过程中绝热剪切带的形成机理

摘要

材料在应变速率高于102 s-1时的塑性变形被称为动态塑性变形.区别于准静态塑性变形,动态塑性变形涉及的复杂的高度局域化变形机制对材料的性能与寿命具有显著影响.绝热剪切带作为材料动态塑性变形过程中产生的特殊的变形结构,它对材料性能的影响引起了人们的高度关注.钛合金具有优良的力学性能,被用作结构材料,广泛应用于诸多行业,由于应用面广,钛合金会经常面临动态载荷产生绝热剪切带而失效,从而缩短使用寿命.因此,研究钛合金中绝热剪切带的形成机制对延长钛合金的使用寿命,改善钛合金的力学性能具有重要意义.然而,由于动态塑性变形的瞬时性、内部应力的复杂性等,还原绝热剪切带的形成过程具有相当大的难度.同时,钛合金结构的复杂性、变形过程中相的不稳定性等因素均提高了观察其内部绝热剪切带的难度.通过大量的实验观察与模拟计算,目前较为普遍的观点为钛合金中绝热剪切带的形成机制为动态再结晶.而动态再结晶的过程目前有四种主流的观点,分别是传统动态再结晶、连续动态再结晶、孪生动态再结晶与相变诱发动态再结晶.针对不同的动态再结晶方式,研究者们建立了基本的变形模型与理论依据,并找到了一定的实验证据.本文通过总结近年来学者们对钛及钛合金动态塑性变形行为研究的典型成果,重点介绍了绝热剪切带的形貌与性能及其形成的不同机制.同时对钛合金中绝热剪切带的几种不同的形成机制及其研究中存在的问题进行了分析讨论,旨在为未来的研究探索提供有用的参考.