综述：近α型Ti-6321合金低温冲击韧性及非均匀变形行为研究

本文系统研究了近α型Ti-6Al-3Nb-2Zr-1Mo（Ti-6321）合金在低温下的冲击韧性（Charpy impact）与变形机制。研究发现，层状显微组织（lamellar microstructure）在-196°C时冲击吸收功从28.1J降至13.4J，主要归因于裂纹扩展抗力降低及非均匀变形加剧。通过电子背散射衍射（EBSD）分析揭示，低温环境下几何必需位错（GND）分布不均和{11?22}/{10?12}变形孪晶（deformation twinning）的协同作用是性能劣化的关键因素。

　　

初始显微组织特征
Ti-6321合金经1020°C退火炉冷后形成典型层状结构，包含α片层（α lath）和晶界α相（GB α）。X射线衍射（XRD）证实存在α和β双相，β相体积分数约8.3%，α片层厚度集中于1-3μm范围。这种显微组织为后续低温变形行为研究提供了基础。

低温冲击性能演变
仪器化摆锤冲击试验显示，温度从25°C降至-196°C时，总吸收能量下降52.3%，裂纹扩展能量占比从35.6%骤减至12.1%。断口分析表明，室温断口呈现韧窝特征，而-196°C时出现大量解理台阶，证实低温显著降低材料塑性变形能力。

非均匀变形机制
基于核平均取向差（KAM）分析发现：

1. 位错活动呈现显著空间异质性，α片层界面处几何必需位错（GND）密度比晶内高2-3个数量级
2. -196°C时{11?22}<11?23>压缩孪晶和{10?12}<10?11>拉伸孪晶的激活能分别降低18.7%和24.5%
3. 变形孪晶受晶体取向（c/a轴比）和温度双重调控，优先在[0001]取向平行冲击方向的晶粒中形核

变形-损伤协同作用
低温环境下，冲击载荷能量主要被用于：
• 激活高密度的位错滑移（dislocation slip）
• 诱发交叉孪晶（cross twinning）
• 促进α/β相界微裂纹萌生
三者共同导致材料在消耗相同冲击功时产生更多不可逆损伤，最终表现为冲击韧性劣化。该发现为优化钛合金低温服役性能提供了理论依据。