钛合金是一类绝热剪切敏感材料，其结构件在高速撞击等高应变率载荷作用下，容易产生绝热剪切破坏。实验室以分离式Hopkinson杆为主要加载手段，结合超高速摄影、数字图像相关技术和多点红外测温系统，对钛合金的动态力学行为展开了研究。并采用SEM、EBSD和TEM等技术分析了材料变形前后微结构的变化，同时，通过分析绝热剪切带诱导裂纹的扩展路径提出了新的钛合金动态失效机制，对不同组织结构钛合金的绝热剪切敏感性进行了定量评价。相关研究成果发表在Mechanics of Materials, Materials Science and Engineering A, Materials Letters等国际期刊上。
 |
|
图1. 钛合金的力学行为及绝热剪切敏感性
a) 不同微观组织结构钛合金的力学行为；b) 不同相组成钛合金的力学行为；c) 不同微观组织结构钛合金的绝热剪切敏感性；d) 不同相组成钛合金的绝热剪切敏感性
|
|
|
|
图2. 不同温度和应变率加载条件下钛合金的典型动态压缩宏观变形形貌
|
 |
|
图3. 内爆炸作用下圆周固支的金属圆板（显示部分区域）在不同时刻的动态离面位移场（帧率50000 fps）
|
 |
|
图4. TC18钛合金在强迫剪切条件下的微结构演化
a) ASB及其邻近区域微结构；b) 平面平行位错及位错偶极子；c) “竹节状”的位错边界；d) “胞状”结构；e) “胞状”结构“碎化”形成的细小晶粒；f) 动态再结晶
|
 |
|
图5. 钛合金的动态失效机制
(a) “内聚断裂”：TA2、TA15和TC4钛合金；(b) “界面脱粘”：TC18和TB9钛合金
|