【摘 要】
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具有耐腐蚀性好、比强度高、密度低等优异性能的钛被广泛应用于航空航天、汽车工业等工程中。随着科技的快速发展,使用钛制造零部件的需求日益增加,对钛的性能要求也越来越高,即在保持足够塑性的同时,需要大幅度提升其强度。本文使用原始晶粒尺寸不同的纯钛箔进行叠层,采用热压烧结工艺制备由边缘到芯部晶粒尺寸逐渐增加的层状梯度结构纯钛板,同时制备具有单一晶粒尺寸等厚的层状纯钛板。利用金相显微镜和电子背散射衍射技术（
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具有耐腐蚀性好、比强度高、密度低等优异性能的钛被广泛应用于航空航天、汽车工业等工程中。随着科技的快速发展,使用钛制造零部件的需求日益增加,对钛的性能要求也越来越高,即在保持足够塑性的同时,需要大幅度提升其强度。本文使用原始晶粒尺寸不同的纯钛箔进行叠层,采用热压烧结工艺制备由边缘到芯部晶粒尺寸逐渐增加的层状梯度结构纯钛板,同时制备具有单一晶粒尺寸等厚的层状纯钛板。利用金相显微镜和电子背散射衍射技术（EBSD）对制备的钛板进行微观组织表征,测试其力学性能,并利用基于SEM的原位拉伸和EBSD技术研究层状梯度结构纯钛板变形及断裂失效行为,揭示其强化机制与断裂机理。720℃、45 MPa、保温保压2 h热压烧结的梯度材料晶粒尺寸从边缘到芯部呈梯度变化,即边缘区域晶粒尺寸最小,中间层其次,芯部晶粒最大。获得的三种钛板均有较强的织构,沿ND方向偏向TD方向呈双峰分布。层状梯度结构钛板的屈服强度相对于纯粗晶层状钛板和细晶层状钛板分别提升了35.9%和41.3%,抗拉强度分别提升了17.3%和16.8%,而断裂延伸率与纯细晶层状钛板相接近,层状梯度结构纯钛板在保持了细晶层状纯钛板的断裂延伸率的同时,获得了超过细晶层状纯钛板和粗晶层状纯钛板的强度。基于SEM的原位拉伸和EBSD技术分析,研究发现层状梯度结构钛板在拉伸变形过程中,裂纹优先在细晶层中萌生,细晶层发生变形和断裂,引入粗晶层通过其塑性变形钝化裂纹尖端,缓解局域化变形,结合层状结构的特殊性,从而阻碍了裂纹的进一步扩展,实现增塑作用。
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