挤压比和钛质量分数对U-Ti合金力学性能的影响

利用材料实验机和分离式霍普金森压杆对2种挤压比、3种钛质量分数的U-Ti合金室温静动态力学性能进行了研究。结果表明:挤压比为4∶1时,U-Ti合金的静动态强度均高于挤压比为8∶1的情况;挤压比相同时,钛质量分数越高,U-Ti合金的静态屈服强度越低。6种U-Ti合金中挤压比为4∶1,钛质量分数为0.95%的U-Ti合金综合力学性能最好,拟合得到了该合金的Johnson-Cook模型参数,并通过数值仿真进行了有效性验证。

挤压态和时效态U-Ti合金动态压缩及绝热剪切性能研究

用分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对挤压态和时效态U-Ti合金进行动态压缩和剪切加载,获得其Johnson-Cook(J-C)本构模型,利用光学金相显微镜观察试件剪切前后的显微组织。结果表明:两种合金均表现出应变率强化效应,屈服应力随应变率的增加而增加;时效态比挤压态的U-Ti合金屈服应力高、绝热剪切敏感性高;时效态U-Ti合金强迫剪切区内出现白亮色的绝热剪切带(ASB),宽度为微米量级,ASB充当裂纹相互连接的桥梁,观察到裂纹尖端沿ASB边缘扩展,结合ASB的典型显微结构,推测在冲击载荷下,ASB边缘强度最低。

U-Ti合金的动态压缩性能及剪切特征

采用分段式霍普金森杆(SHPB)及材料试验机测试200℃时效4h的U-Ti合金在室温下的动静态压缩力学性能,采用扫描电镜和金相显微镜分析U-Ti合金动态压缩后的绝热剪切特征。结果表明,U-Ti合金是应变速率敏感材料,产生了应变速率强化效应;当应变速率为3600s-1时,U-Ti合金已经发生45°剪切断裂;当应变速率达到5000s-1时,U-Ti合金剪切断裂的同时产生烧蚀变形,剪切断口上出现塑性金属的韧窝特征;当应变速率为7300s-1时,U-Ti合金45°剪切断面上出现了重熔现象。

Ti含量对U-Ti合金组织和性能的影响

采用真空感应熔炼的方法制备了U-0.5%Ti、U-0.75%Ti和U-0.95%Ti合金试样,研究了Ti含量对合金微观组织、室温拉伸性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明:三种成分的U-Ti合金组织均以针状和双凸透镜状马氏体为主,物相组成主要有α′相和U2Ti相;随着Ti含量的增加,U-Ti合金的晶粒逐渐细化,U2Ti相的含量逐渐增大。同时,随着Ti含量的增加,U-Ti合金的强度逐渐提高,而塑性逐渐降低,耐腐蚀性能也略有下降。

U-Ti合金变形及失效机理的SHPB研究

利用材料试验机和SHPB实验装置研究了U-Ti合金在室温下的压缩力学行为,采用带剖面的圆柱样结合"应变冻结"和金相观测手段对重复加卸载动态变形过程中微观组织的演化开展了"原位观测"研究。结果表明:U-Ti合金具有显著的应变率效应,屈服强度和流动应力均随应变率升高而增大,而加工硬化随应变率升高基本不变;在应变率达到7500s-1时,屈服强度和流动应力发生突变,迅速增大;在应变率较高的回收样中观测到绝热剪切带,绝热剪切的形成是变形过程中微裂纹的演化造成的;最后采用修正的Johnson-Cook本构模型对实验结果进行了拟合,模型预测结果与实验结果吻合很好。

U-Ti二元合金热力学性质

The relationship between U-Ti formation heats and mole fraction of Ti was obtained by Miedema’s model.△mixSE,△mixGE and activity coefficient of the system were calculated based on the free volume theory considering excess entropy and some basic relationships of thermodynamics.The results indicate that U-Ti solution has negative deviation to ideal solution,and the deviation should increase with the decrease of temperature.