陳偉1,章環(huán)1,牟娟,1,朱正旺2,張海峰2,王沿東1

Ti及鈦合金具有比強(qiáng)度高、耐蝕性及耐熱性好、沖擊韌性好等優(yōu)點(diǎn),被譽(yù)為鋼鐵、鋁材之后處于發(fā)展中的“第三金屬”和“戰(zhàn)略金屬”,廣泛應(yīng)用于航空航天、海洋、汽車、國(guó)防等領(lǐng)域[1~4]。Ti-6Al-4V (TC4)合金具有綜合性能好和制造成本低等優(yōu)點(diǎn),因此在航空工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用最為廣泛[5~7]。合金的服役環(huán)境決定了其承受載荷的種類。TC4合金在航空航天中的應(yīng)用,主要受到準(zhǔn)靜態(tài)載荷的作用,相關(guān)組織結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系已得到了非常廣泛的研究和關(guān)注[8,9]。但是,在國(guó)防軍事領(lǐng)域,TC4合金作為裝甲材料主要受到高應(yīng)變率載荷的作用。與準(zhǔn)靜態(tài)加載相比,在高應(yīng)變率載荷下,TC4合金由于受到瞬時(shí)高過(guò)載的作用,容易形成剪切局域化而產(chǎn)生熱塑性失穩(wěn),從而出現(xiàn)絕熱剪切現(xiàn)象(絕熱剪切現(xiàn)象是指在局域化剪切變形過(guò)程中,積累在材料內(nèi)部的熱量在短時(shí)間內(nèi)來(lái)不及散失,使整個(gè)變形過(guò)程可以看作絕熱狀態(tài)的一種現(xiàn)象[10,11]。在絕熱剪切變形過(guò)程中材料內(nèi)部會(huì)伴隨著一個(gè)剪切變形高度局域化的窄帶區(qū)(絕熱剪切帶)形成)[10],導(dǎo)致材料的承載能力快速下降[10~12]。絕熱剪切被認(rèn)為是材料斷裂失效的前兆[13,14],因此前期人們對(duì)TC4合金中的絕熱剪切現(xiàn)象做了大量研究。Peirs等[15]在對(duì)近α態(tài)TC4合金的強(qiáng)迫剪切實(shí)驗(yàn)中,觀察到了剪切帶的演變和裂紋的形成,表明微裂紋和微孔隙在剪切帶內(nèi)的起始位置不同。Lee等[16]通過(guò)對(duì)不同片層間距的TC4合金魏氏組織進(jìn)行動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,剪切帶寬度隨片層寬度的增大而減小。Zheng等[17]通過(guò)對(duì)TC4合金的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)雙態(tài)組織β轉(zhuǎn)變區(qū)中片層α相片層越寬,組織的絕熱剪切敏感性越低。

以上工作多是針對(duì)某一組織結(jié)構(gòu)狀態(tài)TC4合金的絕熱剪切現(xiàn)象開(kāi)展的研究,而對(duì)于不同組織狀態(tài)TC4合金的絕熱剪切現(xiàn)象的系統(tǒng)研究報(bào)道相對(duì)較少。因此,本工作通過(guò)不同的熱處理制度獲得了等軸、片層和雙態(tài)3種微觀組織特征的TC4合金,并進(jìn)一步采用分離式Hopkinson壓桿進(jìn)行不同剪切應(yīng)變速率下的強(qiáng)迫剪切實(shí)驗(yàn),系統(tǒng)分析了組織特征和剪切應(yīng)變速率對(duì)TC4合金動(dòng)態(tài)力學(xué)性能和絕熱剪切敏感性的影響,以期為T(mén)C4合金的工程應(yīng)用提供指導(dǎo)。

1實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)采用12 mm 厚的TC4鈦合金板,其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)為：Al 5.5~6.8,V 3.5~4.5,Fe ≤ 0.3,C ≤ 0.1,N ≤ 0.005,H ≤ 0.015,O ≤ 0.2,Ti余量。采用不同的熱處理制度,對(duì)TC4鈦合金板進(jìn)行退火處理,具體的熱處理工藝為：HT1：950℃保溫4 h、爐冷；HT2：1050℃保溫0.5 h、空冷；HT3：950℃保溫1 h、水冷 + 550℃保溫4 h、爐冷。熱處理后的合金采用電火花線切割切成帽形試樣,其尺寸如圖1所示。利用分離式Hopkinson壓桿進(jìn)行強(qiáng)迫剪切實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)裝置及其數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)參見(jiàn)文獻(xiàn)[18]。強(qiáng)迫剪切實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,在室溫下通過(guò)調(diào)節(jié)氣壓實(shí)現(xiàn)剪切應(yīng)變速率在1.0 × 103~1.0 × 104s-1范圍內(nèi)對(duì)試樣進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載。采用9 kW輻射光源為單色CuKα的Smartlab X射線衍射儀(XRD)分析樣品的物相組成,掃描范圍為20°~80°,掃描速率為10°/min。采用JSM-7001F場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察樣品的微觀組織。掃描樣品經(jīng)機(jī)械研磨拋光后,利用配比為1 mL HF + 2 mL HNO3+ 60 mL H2O的腐蝕液進(jìn)行腐蝕,腐蝕時(shí)間為10 s。此外,利用金相分析軟件Image J估算兩相的體積分?jǐn)?shù)。利用金相分析軟件Nano measurer 測(cè)量α相晶粒尺寸和剪切帶的寬度。

圖1

圖1帽形試樣尺寸示意圖

Fig.1Schematic of size of the hat-shaped sample (unit: mm)

絕熱剪切帶形成的難易程度可以用絕熱剪切敏感性來(lái)定量表示。本工作中采用剪切帶萌發(fā)的臨界剪切應(yīng)變速率和承載時(shí)間表征不同組織TC4合金的絕熱剪切敏感性。其中根據(jù)剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線的特征可以得出剪切帶萌發(fā)的臨界剪切應(yīng)變速率。當(dāng)剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線出現(xiàn)應(yīng)力平臺(tái)時(shí),材料內(nèi)部產(chǎn)生剪切帶,反之則無(wú)剪切帶形成。郭小汝等[19]和陳洋等[20]采用動(dòng)態(tài)加載時(shí)間表征了材料的絕熱剪切敏感性。該方法根據(jù)一維應(yīng)力波理論,當(dāng)子彈以速率C0撞擊入射桿時(shí),在入射桿內(nèi)產(chǎn)生一近似的壓縮方波,方波的時(shí)間寬度(t)為[21]：

式中,L為子彈長(zhǎng)度；C0為壓桿中縱波的傳播速率。

本工作所采用分離式Hopkinson壓桿的壓桿材質(zhì)為馬氏體時(shí)效鋼；子彈長(zhǎng)度為300 mm；壓桿中縱波速率約為5000 m/s。由式(1)計(jì)算出剪切加載時(shí)間為120 μs。若試樣在加載過(guò)程中未發(fā)生絕熱剪切破壞,屬于正常卸載,則透射脈沖寬度大約為120 μs；若試樣在加載過(guò)程中發(fā)生了絕熱剪切破壞,則透射脈沖寬度小于120 μs就出現(xiàn)應(yīng)力塌陷。承載時(shí)間越長(zhǎng),表明材料的絕熱敏感性越低,反之則絕熱剪切敏感性越高[22]。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1熱處理后微觀組織分析

圖2為T(mén)C4合金原始試樣以及經(jīng)過(guò)不同熱處理后3種試樣的XRD譜。從圖中可以看出,4種試樣的XRD譜均由9個(gè)尖銳的衍射峰組成。通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)的PDF卡片對(duì)比可知,4種試樣均由hcp結(jié)構(gòu)的α相和bcc結(jié)構(gòu)的β相組成。此外,可以發(fā)現(xiàn)α相的主峰(101)明顯高于β相主峰(110),說(shuō)明4種試樣均以α相為主相。結(jié)合后續(xù)對(duì)樣品顯微組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析(詳見(jiàn)圖3及相關(guān)描述),經(jīng)HT1處理后得到的組織為等軸組織,經(jīng)HT2處理后得到的組織為片層組織,經(jīng)HT3處理后得到的組織為雙態(tài)組織。通過(guò)對(duì)比4種組織TC4合金的衍射峰發(fā)現(xiàn),β相主峰強(qiáng)度由強(qiáng)到弱依次為：等軸組織、原始組織、片層組織、雙態(tài)組織,表明等軸組織TC4合金中β相含量最高。

圖2

圖2TC4合金原始試樣和經(jīng)過(guò)不同熱處理后的XRD譜

Fig.2XRD spectra of TC4 alloy as-received and after different heat treatments

圖3

圖3不同組織TC4合金的SEM像

Fig.3SEM images of TC4 alloy with different microstructures (Insets show the magnified images)

(a) as-received (b) equiaxed microstructure

(c) lamellar microstructure (d) bimodal microstructure

圖3為不同組織TC4合金的SEM像。從圖中可以看出,原始試樣的顯微組織由晶粒尺寸相差較大的α相和晶間β相組成(圖3a)。經(jīng)過(guò)HT1處理后,試樣的顯微組織主要由等軸狀α相和分布在α相晶間的β轉(zhuǎn)變區(qū)組成,為等軸組織(圖3b)；經(jīng)過(guò)HT2處理后,試樣的顯微組織由沿不同取向排列的片層狀或針狀α相以及分布在α相內(nèi)部和晶界處的β相組成,為片層組織(圖3c)；經(jīng)過(guò)HT3處理后,試樣的顯微組織由初生等軸狀α相和β轉(zhuǎn)變區(qū)組成,其中β轉(zhuǎn)變區(qū)主要是由次生片層狀α相和少量殘余β相組成,為雙態(tài)組織(圖3d)。3種組織狀態(tài)的形成與命名與之前TC4合金的相關(guān)報(bào)道[13,23~26]一致。經(jīng)金相分析軟件測(cè)量得出,原始組織中α相體積分?jǐn)?shù)約為97%,平均晶粒尺寸為(11.30 ± 6.83) μm。等軸組織中α相體積分?jǐn)?shù)約為85%,平均晶粒尺寸為(13.50 ± 6.10) µm,說(shuō)明該組織以α相為基體,這與XRD分析結(jié)果相吻合。片層組織中片層α相平均寬度為(380.0 ± 35.7) nm。雙態(tài)組織中α相體積分?jǐn)?shù)約為95%,其中初生α相晶粒平均晶粒尺寸為(11.9 ± 5.63) µm。

2.2剪切應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系

圖4為不同組織TC4合金的剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線隨剪切應(yīng)變速率的變化。從圖中可以看出,3種組織TC4合金在強(qiáng)迫剪切變形過(guò)程中,都經(jīng)歷了3個(gè)階段。具體以等軸組織TC4合金在剪切應(yīng)變速率為7467 s-1時(shí)的剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線為例詳細(xì)說(shuō)明(圖4d)：a~b階段,剪切應(yīng)力隨應(yīng)變的增加而快速增加,此階段應(yīng)變硬化效應(yīng)占主導(dǎo)；根據(jù)不穩(wěn)定變形的最大應(yīng)力準(zhǔn)則[27],b點(diǎn)為不穩(wěn)定變形的起始點(diǎn)和絕熱剪切帶的萌發(fā)點(diǎn)；b~c階段,隨著剪切應(yīng)變的增加,剪切應(yīng)力快速減小,此階段熱軟化效應(yīng)占主導(dǎo)；c~d階段,剪切應(yīng)力變化較小,形成了應(yīng)力平臺(tái),這是熱軟化效應(yīng)產(chǎn)生的絕熱溫升與應(yīng)變硬化效應(yīng)之間相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。這與Wang等[28]對(duì)Ti-5Mo-5V-8Cr-3Al合金的強(qiáng)迫剪切變形過(guò)程的劃分相吻合。

圖4

圖4不同組織TC4合金在不同剪切應(yīng)變速率下的動(dòng)態(tài)剪切應(yīng)力-應(yīng)變曲線

Fig.4Dynamic shear stress-strain curves of TC4 alloy with different microstructures at different shear strain rates

(a) equiaxed microstructure (b) lamellar microstructure

(c) bimodal microstructure (d) the shear strain rate of equiaxed microstructure is 7467 s-1

圖5為不同組織TC4合金的抗剪切強(qiáng)度隨剪切應(yīng)變速率變化曲線。從圖中可以看出,3種組織TC4合金的抗剪切強(qiáng)度均隨著剪切應(yīng)變速率的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。在相同的剪切應(yīng)變速率下,抗剪切強(qiáng)度由高到低的順序始終為：雙態(tài)組織、片層組織、等軸組織。將抗剪切強(qiáng)度為最大值時(shí)的剪切應(yīng)變速率定義為硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率。由圖可見(jiàn),對(duì)于不同的組織,硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率不同。等軸組織TC4合金的硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率約為6300 s-1,最大抗剪切強(qiáng)度約為835 MPa；片層組織TC4合金的硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率約為5500 s-1,最大抗剪切強(qiáng)度約為960 MPa；雙態(tài)組織TC4合金的硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率約為5000 s-1,最大抗剪切強(qiáng)度約為1083 MPa。

圖5

圖5不同組織TC4合金的抗剪切強(qiáng)度隨剪切應(yīng)變速率變化曲線

Fig.5Variation curves of shear strength with shear strain rate of TC4 alloy with different microstructures

綜合以上分析可得出,雙態(tài)組織TC4合金具有高的抗剪切強(qiáng)度,低的硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率。等軸組織TC4合金具有高的硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率,低的抗剪切強(qiáng)度；而片層組織TC4合金具有相對(duì)較高的抗剪切強(qiáng)度和硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率。因此在強(qiáng)迫剪切作用下,片層組織TC4合金表現(xiàn)出更優(yōu)異的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。

2.3絕熱剪切敏感性

當(dāng)材料的熱軟化效應(yīng)大于應(yīng)變硬化和應(yīng)變率硬化效應(yīng)時(shí),材料內(nèi)部會(huì)形成絕熱剪切帶[29]。因此存在臨界剪切應(yīng)變速率使3種組織TC4合金中萌發(fā)絕熱剪切帶。由圖4可知,對(duì)于不同的組織,絕熱剪切帶萌發(fā)的臨界剪切應(yīng)變速率不同。等軸組織TC4合金的臨界剪切應(yīng)變速率約為1812 s-1；片層組織TC4合金的臨界剪切應(yīng)變速率約為2424 s-1；雙態(tài)組織TC4合金的臨界剪切應(yīng)變速率約為1935 s-1。由此可以得出3種組織TC4合金的絕熱敏感性由低到高依次為：片層組織、雙態(tài)組織、等軸組織。Recht[30]在研究中也利用臨界應(yīng)變速率表征了材料的絕熱剪切敏感性。

圖6為不同剪切應(yīng)變速率下不同組織TC4合金的剪切應(yīng)力-時(shí)間曲線。圖中a點(diǎn)由于剪切帶的萌發(fā)導(dǎo)致應(yīng)力快速下降,為應(yīng)力塌陷點(diǎn),b點(diǎn)為剪切斷裂失效點(diǎn)。將a~b定義為剪切斷裂失效的承載時(shí)間,如表1所示。由圖6和表1可以看出,在同一剪切應(yīng)變速率下,3種組織TC4合金的承載時(shí)間由大到小,即3種組織TC4合金的絕熱剪切敏感性由低到高依次為：片層組織、雙態(tài)組織、等軸組織。這是由于等軸組織中β相含量高,晶粒尺寸大,導(dǎo)致等軸組織在壓縮過(guò)程容易發(fā)生變形。這個(gè)特點(diǎn)增加了應(yīng)變的局域化,同時(shí)也有利于剪切帶的擴(kuò)展,所以等軸組織TC4合金表現(xiàn)出高的絕熱剪切敏感性[31]；片層組織TC4合金中片層組織縱橫交錯(cuò)分布,導(dǎo)致絕熱剪切帶在片層組織TC4合金中擴(kuò)展時(shí),需要克服大量界面的阻礙作用,而不利于剪切帶的擴(kuò)展,所以片層組織TC4合金表現(xiàn)出低的絕熱剪切敏感性[32]；而雙態(tài)組織是等軸組織和片層組織混合的組織,因此雙態(tài)組織TC4合金的絕熱剪切敏感性介于2者之間。此外,可以發(fā)現(xiàn),同種組織在不同剪切應(yīng)變速率下,承載時(shí)間隨著剪切應(yīng)變速率的增加而減小。因此可以得出3種組織TC4合金的絕熱敏感性隨剪切應(yīng)變速率的增加而增加。這是由于隨著剪切應(yīng)變速率的增加,積累在試樣內(nèi)部的熱量散失速率減慢,從而促進(jìn)了試樣內(nèi)部溫升,加速了絕熱剪切帶的形成[33]。

圖6

圖6不同剪切應(yīng)變速率下不同組織TC4合金的剪切應(yīng)力-時(shí)間曲線

Fig.6Shear stress-time curves of TC4 alloy with different microstructures at shear strain rates of 5000 s-1(a), 6000 s-1(b), 7000 s-1(c), and 8000 s-1(d)

表1不同組織TC4合金在不同剪切應(yīng)變速率下的承載時(shí)間 (μs)

Table 1Bearing time of TC4 alloy with different microstructures at different shear strain rates

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2.4剪切區(qū)域的顯微結(jié)構(gòu)特征

圖7為不同組織TC4合金的剪切帶寬度隨剪切應(yīng)變速率變化曲線。由圖可見(jiàn),隨著剪切應(yīng)變速率的增大,3種組織TC4合金的剪切帶寬度逐漸減小。Wu等[34]在研究中也發(fā)現(xiàn)了剪切帶的寬度隨變形速率的增加而減小的變化趨勢(shì)。Ran等[35]認(rèn)為隨著剪切應(yīng)變速率的增大,材料的變形局域化加劇,導(dǎo)致絕熱剪切帶的寬度減小。此外,高剪切應(yīng)變速率下,熱量向周圍基體擴(kuò)散的作用時(shí)間縮短,也不利于絕熱剪切帶的寬化。當(dāng)剪切應(yīng)變速率相同時(shí),3種組織TC4合金的剪切帶寬度由大到小依次為：片層組織、雙態(tài)組織、等軸組織。這是因?yàn)榧羟袔г谄瑢咏M織TC4合金中萌發(fā)的臨界剪切應(yīng)變速率大,同時(shí)片層組織TC4合金中縱橫交錯(cuò)的α相阻礙絕熱剪切帶的擴(kuò)展,絕熱剪切帶繼續(xù)擴(kuò)展需要獲取更多的塑性變形功。在這個(gè)過(guò)程中,大量積累的塑性變形功一部分用于絕熱剪切帶的擴(kuò)展；另一部分(約90%)轉(zhuǎn)化為熱能,引起材料內(nèi)部溫度升高,導(dǎo)致絕熱剪切帶寬化。

圖7

圖7不同組織TC4合金的絕熱剪切帶寬度變化曲線

Fig.7Variation curves of adiabatic shear band width (t) of TC4 alloy with different microstructures

圖8為不同組織TC4合金在剪切應(yīng)變速率5.0 × 103~6.0 × 103s-1范圍內(nèi)的絕熱剪切帶顯微組織形貌。從圖中可以觀察到,剪切帶與基體存在明顯的邊界,同時(shí)剪切帶內(nèi)由于產(chǎn)生了應(yīng)力集中,導(dǎo)致剪切帶內(nèi)晶粒嚴(yán)重變形而碎化。這與Ran等[36]在Ti-5Al-5Mo-5V-1Cr-1Fe合金的剪切區(qū)域觀察到的現(xiàn)象一致。將圖8與TC4合金熱處理后的3種組織SEM像(圖3)對(duì)比發(fā)現(xiàn),靠近剪切帶的α相沿著剪切方向被拉長(zhǎng)細(xì)化。這是由于靠近剪切帶的α相受到較大的剪切應(yīng)力作用,從而沿著剪切方向發(fā)生了嚴(yán)重的剪切變形。

圖8

圖8不同組織TC4合金的絕熱剪切帶形貌

Fig.8Adiabatic shear band morphologies of TC4 alloy with equiaxed (a), lamellar (b), and bimodal (c) microstructures

Dodd和Bai[37]根據(jù)剪切帶內(nèi)是否有微孔,將剪切帶分為脆性剪切帶(無(wú)微孔)和韌性剪切帶(有等軸或橢圓孔)。值得注意的是,在本工作中的3種組織TC4合金的剪切帶中均未觀察到微孔,表明在高剪切應(yīng)變速率下,3種組織TC4合金中形成的剪切帶均為脆性剪切帶。這與Xue等[38]以及Lee等[39]的研究結(jié)果不同,他們?cè)赥C4合金的剪切帶中發(fā)現(xiàn)了微孔和微裂紋。但與Ran等[35]在Ti-55511合金中觀察到的剪切帶相一致。這可能與組織中α相和β相的含量有關(guān)。

2.5絕熱剪切斷裂機(jī)理

圖9為不同組織TC4合金在剪切應(yīng)變速率為5.0 × 103~6.0 ×103s-1的裂紋形貌。可以看出,3種組織TC4合金的裂紋都分布在剪切帶和基體的分界面上,并沿著剪切方向進(jìn)行擴(kuò)展。因此可以得出TC4合金的剪切斷裂經(jīng)歷了微裂紋的形核、長(zhǎng)大、聚合成宏觀裂紋和裂紋擴(kuò)展[40],如圖10所示。首先在強(qiáng)剪切區(qū)域形成絕熱剪切帶(圖10a)。其次是微裂紋的形核(圖10b),由于剪切帶與基體組織性能差異大,導(dǎo)致基體與剪切帶的連接不穩(wěn)定,因此微裂紋優(yōu)先在剪切帶與基體的分界面上形核。然后是宏觀裂紋的形成(圖10c),隨著變形的加劇,材料內(nèi)部的變形功增大,從而促進(jìn)微裂紋的長(zhǎng)大,同時(shí)相鄰的微裂紋合并成宏觀裂紋。嚴(yán)重的塑性變形會(huì)引起剪切帶內(nèi)以及剪切帶和基體分界面發(fā)生位錯(cuò)塞積,形成位錯(cuò)胞,阻礙裂紋的擴(kuò)展(圖10d)。此時(shí),裂紋改變方向繼續(xù)擴(kuò)展(圖10e),如此循環(huán)下去,直到上下2條裂紋相聚,使材料發(fā)生斷裂失效(圖10f)。

圖9

圖9不同組織TC4合金的裂紋形貌

Fig.9Crack morphologies of TC4 alloy with equiaxed (a), lamellar (b), and bimodal (c) microstructures

圖10

圖10TC4合金的斷裂過(guò)程示意圖

Fig.10Schematics of fracture process of TC4 alloy

(a) adiabatic shear band formation (b) microcrack formation (c) macrocrack formation

(d) macrocrack steering (e) the crack continues to grow (f) two cracks converge

3結(jié)論

(1) 強(qiáng)迫剪切實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著剪切應(yīng)變速率的增加,3種組織TC4合金的抗剪切強(qiáng)度均表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì),硬化-軟化轉(zhuǎn)變的臨界剪切應(yīng)變速率和最大抗剪切強(qiáng)度分別為：等軸組織為6300 s-1和835 MPa；片層組織為5500 s-1和960 MPa；雙態(tài)組織為5000 s-1和1083 MPa。綜合考慮,片層組織TC4合金具有優(yōu)異的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。

(2) 利用剪切帶萌發(fā)的臨界剪切應(yīng)變速率和承載時(shí)間2種方法評(píng)估了3種組織TC4合金的絕熱剪切敏感性,結(jié)果表明絕熱剪切敏感性由低到高依次為：片層組織、雙態(tài)組織、等軸組織。此外,隨著剪切應(yīng)變速率的增大,絕熱溫升增大,導(dǎo)致3種組織TC4合金的絕熱剪切敏感性均提高。

(3) 3種組織TC4合金中形成的絕熱剪切帶都為脆性剪切帶,隨著剪切應(yīng)變速率的增加,3種組織TC4合金的剪切帶寬度逐漸減小。