TC18钛合金棒材和锻件的冲击性能及断口分析

摘要

对TC18钛合金棒材和锻件的L向、 T向冲击性能及断口形貌分别进行研究,分析了合金具有不同微观组织时冲击性能相差较大的原因。结果表明,棒材和锻件的宏观断口虽然相似,但棒材中残存的块状、条状初晶α相在冲击功的作用下与基体β晶不能协调变形且易与基体分离,当硬质初晶α相位于试样内部时,裂纹极易产生和扩展。相比与棒材L, T向的室温冲击韧性值αk,锻件的L向冲击韧性提高幅度较高,其平均比棒材高出15.2 J·cm^-2。通过锻造可破碎棒材中存留的部分铸造初晶α相粒子及偏析物,使其分布均匀,从而促进裂纹在冲击过程中扩展路径的曲折程度,进而提高材料的断裂韧性。为了更深一步了解冲击性能的影响因素,本文在传统预测冲击韧性模型的基础上,考虑了试样预制缺口尺寸和材料的延伸率,重新构建了断裂区面积和冲击韧性的关系模型,并比较了新模型和实验数据的吻合度。