增材制造Ti6Al4V钛合金的激波压缩状态方程与动态变形机理研究

作     者：牛洋洋 李统 周文博 盛冬林 鄢阿敏 曹富华 陈艳 汪海英 戴兰宏 Niu Yangyang;Li Tong;Zhou Wenbo;Sheng Donglin;Yan Amin;Cao Fuhua;Chen Yan;Wang Haiying;Dai Lanhong

作者机构：中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 

出 版 物：《力学学报》 (Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics)

年 卷 期：2023年第55卷第8期

页      面：1673-1685页

核心收录：

学科分类：0806[工学-冶金工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11988102,12172367) 国家自然科学基金叶启孙科学基金(U2141204) 爆炸科学与技术国家重点实验室开放课题(KFJJ23-03M)资助项目 

主　　题：增材制造 Ti6Al4V合金 冲击压缩 Hugoniot状态方程 变形机理 

摘      要：增材制造工艺具有快速成型、结构可控等优势,有广阔的应用前景,然而增材制造的合金材料的动态性能研究相对贫乏.文章针对在国防空天领域应用广泛的Ti6Al4V合金,选取增材制造与锻造Ti6Al4V钛合金为研究对象,利用一级轻气炮系统,对两种不同工艺的钛合金材料开展不同冲击速度的平板撞击实验,同时借助光子多普勒测速(PDV)系统与阻抗匹配技术获得自由表面的粒子速度和激波速度,进而得到两种钛合金的Hugoniot状态方程.进一步,对变形样品微结构开展透射电镜(TEM)和电子背散射衍射(EBSD)表征,揭示其动态变形机理.发现两种合金都具有很高的相变阈值(锻造合金7.90 GPa,增材制造合金7.87 GPa)与冲击弹性极限HEL(锻造合金为2.56 GPa,增材制造合金为2.78 GPa),两种Ti6Al4V合金的塑性变形机理均为位错滑移主控,锻造合金在变形后期产生滑移带,增材制造合金的片层状α相与β相的相界面起着阻碍位错运动的强化作用,在变形后期位错线从α相中越过相界面滑移至相邻的另一个α相中,位错滑移越过相界面需要较大的应力输入,因此表现出相比锻造合金更高的冲击弹性极限HEL.