《表1 经800℃固溶处理后的试样在不同变形速率下变形的力学性能》

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《51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金拉伸变形过程中的组织演变和力学性能研究》

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不同拉伸速率下的拉伸性能数据已被统计，如表1所示。在拉伸速率为0.3 mm/min时，TS为770.06MPa。随着拉伸速率从0.3 mm/min增加到20 mm/min，TS逐渐增加。这表明51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金的SIMT的TS对拉伸速率非常敏感。Tang等人[15]认为在拉伸变形过程中SIMT存在一个临界拉伸速率。在临界拉伸速率以下，应力诱发α″马氏体相的含量是随着拉伸速率的增加而减少。在临界拉伸速率以上，会抑制SIMT的发生。在临界拉伸速率以下，应变速率对应力诱发α″马氏体相变中TS的影响可以用相变过程中β和α″相之间的自由能变化（（35）G）来描述[13，15]。自由能的变化仅取决于室温变形时给定材料的内部弹性能和不可逆功。在这里，51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金是在室温条件下进行拉伸变形实验，因此，SIMT过程中的形核和长大过程主要与合金的界面弹性能和不可逆功有关。不可逆功是指因克服相界面运动所产生的摩擦阻力所做的功。Paradkar和Kamat[13]已表明当SIMT的量随应变率的变化不明显时（±5%），由于马氏体的形成而储存在基体中的内部弹性能变化也不明显，可视为一个常数。从图4合金拉伸变形后的XRD图谱也可以看出，α″马氏体相的含量随拉伸速率的变化幅度非常小。因此，可认为应力诱发α″马氏体相的形核和长大过程仅与相变过程中的不可逆功有关。Olson和Cohen[17]认为，β和α″相之间的界面是由2种类型的位错组成，即相干位错或错配位错。根据界面结构的位错模型可知，拉伸速率对界面运动的作用与滑移速率对位错运动的作用相似。众所周知，位错的运动是随着滑移速率的增加而变得更加困难。因此，SIMT过程中，β和α″相界面运动所产生的摩擦阻力也是随拉伸速率的增加而增加。这意味着相变过程中不可逆功也是随着拉伸速率的增加而增加。因此，51.1Zr-40.2Ti-4.5Al-4.2V合金SIMT的TS会随着拉伸速率的增加而增加。此外，SMIT是一个放热过程，高的应变速率会导致试样温度快速升高，增加了β相的稳定性，使得SIMT的相变驱动力减小，从而阻碍了合金发生SIMT。