论文题目：Ti-22Al-25Nb合金板条组织及其准解理断裂研究

答辩人：郑友平

答辩时间：2019年3月9日上午9：00

答辩地点：友谊校区公字楼334室

指导老师：曾卫东教授

一、学问论文简介

       Ti₂AlNb基合金具有比一般钛合金更高的高温强度和高温蠕变抗性，并且具有比Ti-Al基合金更高的塑性、韧性、及可变形性。上述特性使之成为了在航空航天领域备受关注的新型轻质高温结构材料。将Ti₂AlNb基合金在B2单相区变形并在O+B2相区热处理可以得到一种双尺寸O相板条组织（双板条组织），这种组织兼具高强度、高蠕变抗性、高韧性，是一种极具应用前景的组织。然而金属间化合物的本征脆性使得Ti₂AlNb基合金的双板条组织依然面临韧性不足的问题，而充足的韧性是损伤容限设计理念的核心性能要求之一。为了实现通过热机械加工过程对板条组织进行有针对性的调控，以期获得具有更高断裂韧性的双板条组织，本文选取Ti-22Al-25Nb(at.%)合金为研究对象，研究了Ti₂AlNb基合金在B2单相区的变形行为及组织演变，以及变形组织在O+B2相区热处理时的O相板条析出行为，并研究了双板条组织的准解理断裂机理，以及双板条组织在室温和高温条件下的断裂韧性。研究工作的主要贡献包括：

（1）建立了Ti-22Al-25Nb合金在B2单相区变形的阿伦尼乌斯幂指数型本构方程，实现了对B2单相区变形过程的准确预测，揭示了合金在B2单相区从B2相晶界开始的动态回复和连续动态再结晶的变形机制。

（2）揭示了B2相中变形位错应力场各向异性对晶内O相析出行为的作用机制，建立了计算变形位错应力场与O相析出相转变应变的相互作用能的晶体学模型，实现了对位错应力场诱发O相变体选择并形成晶内O相丛域组织的预测，发现了晶界O相与邻近B2相的位向关系，揭示了晶界O相的丛域组织和多晶孪晶组织的形成机制。

（3）揭示了室温条件下双尺寸O相板条组织以B2相解理为主导的准解理断裂机理，测定了B2相的{100}和{110}晶体学解理面，定义了用以描述某B2晶体学解理面是否为解理断裂有利晶面的参数——解理因子，揭示了B2相解理面变化引起解理裂纹在大角度或小角度晶界发生偏折的机理。

（4）揭示了B2相含量增加引起双尺寸O相板条组织室温断裂韧性提高的规律，发现了室温断裂韧性以本征因素贡献为主导的现象，揭示了双尺寸O相板条组织在高温条件下韧窝断裂的机制，发现了高温条件下裂尖塑性区增大引起断裂韧性增大的机理和裂纹扩展路径曲折度增大引起断裂韧性外部贡献增大的机理。

二、学术成果

[1] High strain rate compression behavior of a heavily stabilized beta titanium alloy: Kink deformation and adiabatic shearing, Journal of Alloys and Compounds, 2017, 708: 84-92. (SCI: 000400713300012; IF: 3.779)

[2] Fracture toughness of the bimodal size lamellar O phase microstructures in Ti-22Al-25Nb (at.%) orthorhombic alloy, Journal of Alloys and Compounds, 2017, 709: 511-518. (SCI: 000401042300062; IF: 3.779)

[3] Orthorhombic precipitate variant selection in a Ti2AlNb based alloy, Materials and Design, 2018, 158: 46-61. (SCI: 000443715000006; IF: 4.525)

[4] Kink deformation in a beta titanium alloy at high strain rate, Materials Science & Engineering A, 2017, 702: 218-224. (SCI: 000407983500025; IF: 3.414)

[5] Effect of orthorhombic case on the creep rupture of Ti-22Al-25Nb (at%) orthorhombic alloy, Materials Science & Engineering A, 2017, 696: 529-535. (SCI: 000405881700060; IF: 3.414)

[6] Deformation and microstructure evolution above the B2 transus of Ti-22Al-25Nb (at%) orthorhombic alloy, Materials Science & Engineering A, 2018, 710: 164-171. (SCI: 000418977500018; IF: 3.414)

[7] High cycle fatigue behaviors at high temperatures of a Ti2AlNb based alloy, Advanced Engineering Materials, 2018, 20(12): 1801045(1-11). (EI: 20185206315257; IF: 2.576)

[8] Ti-22Al-25Nb 合金等轴组织演变和拉伸性能，稀有金属材料与工程，2017，46：200-203. (SCI: 000406570100041; IF: 0.290)

材料学院

2019年3月1日