1. 研究目的与意义
钛合金就是以金属钛为基体加入其他元素后所组成的合金，因其具有耐腐蚀、比强度高等突出优点，所以钛合金被广泛应用于航空、航天、船舶、化工及常规兵器等领域，因而采用钛合金所制作的构件就可能会受到高速撞击、爆炸等强动载荷作用。对于研究爆炸、高速碰撞、动态断裂、弹塑性应力波传播等动力学响应过程，钛合金材料在高温及高应变率条件下的动态力学性能具有重要意义，它是结构设计的基础，也是开展数值模拟研究的基础。
2. 国内外研究现状分析
王晓峰等人采用分离式Hopkinson压杆技术对TC4钛合金在应变率1500～5000s-1范围内动态力学性能进行了研究，得到以下结论：得到了TC4钛合金在动态加载条件下的真实应力应变曲线，TC4钛合金的动态压缩响应具有一定的应变率相关性。加载应变率在1900s-1时，材料在进入塑性后，几乎呈理想塑性出现；随着加载强度的升高，材料发生屈服并进入塑性硬化阶段，应变率在5000s-1时有微弱软化迹象出现。通过拟合实验数据，得到了适用于LS-DYNA计算程序的TC4钛合金分段线弹塑性本构关系σ=1453.16 (1093.83 -1469.12)ε。
宫旭辉等人通过对魏氏组织和双态组织TC21钛合金进行应变速率为0.001～1270s-1、温度为298～1023K的拉伸试验，以揭示微观组织、应变速率和温度对TC21钛合金力学行为的影响。通过SEM观察，以揭示微观组织、应变速率和温度对拉伸试样断口形貌的影响；同时借助金相观察，以研究TC21钛合金在拉伸变形过程中是否形成绝热剪切带和形变孪晶。得出结论：在试验温度和应变速率范围内，TC21钛合金的拉伸力学行为存在显著的温度和应变速率相关性。不同应变率的屈服应力温度曲线中存在转折点，且转折点温度随应变速率的增大而升高；双态组织的应力水平和拉伸塑性均高于魏氏组织的，其主要原因为双态组织的α束域尺寸要小于魏氏组织的；双态组织和魏氏组织的屈服应力具有相似的温度相关性和应变速率相关性，表明微观组织结构不影响TC21钛合金屈服应力的温度相关性和应变速率相关性。当温度低于转折点温度时，相同氧含量的TC21钛合金和cp-Ti的屈服应力具有相似的温度相关性，表明在此温度范围内影响两者屈服应力温度相关性的机制为位错与C、N和O等间隙元素的相互作用。准静态加载和室温下魏氏组织为穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂，随应变速率和温度的增大变为完全的韧性断裂；双态组织断裂方式均为韧性断裂。两种组织的韧窝从几何尺寸均可分为两类，但其形成机理有所不同。两种组织韧窝的深度和尺寸均随温度的升高而大。结合金相观察结果可认为，在拉伸变形过程中两种组织均未出现绝热剪切带和形变孪晶。
3. 研究的基本内容与计划
研究内容：
(1)掌握钛合金材料的力学性质，了解钛合金的动态性能测量技术的发展现状；
(2)理解分离式霍普金森压杆测量实验的基本原理及基本方程；
4. 研究创新点
研究在500℃左右的高温环境下，钛合金的动态力学性能；并研究应变率高到20000s-1左右的高应变率下，钛合金动态力学性能。
