钛合金具有密度低、比强度高、耐高温耐腐蚀等一系列的优异性能,使得其在装甲防护领域有着很大的应用潜力。本文针对TC21钛合金,通过制定合理的热处理工艺精细调控其组织细节,获得了等轴组织、双态组织及3种片层宽度的片层组织TC21钛合金。通过对这5种组织TC21钛合金开展一系列的动态压缩实验,并采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对实验后的材料进行微观分析,研究了转变β区体积分数和片层α宽度对TC21钛合金静动态力学性能及其绝热剪切行为的影响规律。针对等轴组织、双态组织及片层组织L1,开展了一系列平板撞击实验,采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对实验后的材料进行微观分析,研究了组织类型对TC21钛合金层裂行为的影响。主要研究结果如下:通过对热处理工艺中冷却速率的调控,在β相变点以下获得了等轴组织和双态组织;在β相变点以上获得了3种片层宽度的片层组织,随着冷却速率的降低,片层组织的片层宽度随之增宽。在准静态实验条件下,双态组织的硬度、屈服强度、抗拉强度和抗压强度均明显高于等轴组织,延伸率和断面收缩率低于等轴组织;随着片层宽度的增加,片层组织的硬度、屈服强度、抗拉强度和抗压强度均有所降低,延伸率和断面收缩率提高。在动态压缩实验条件下,当应变率相同时,双态组织的流变应力高于等轴组织,塑性应变及冲击吸收能则低于等轴组织;片层组织的流变应力随着其片层宽度的增宽而减小,塑性应变提高。等轴组织、双态组织、片层组织均有明显的应变率强化效应。在强迫剪切实验条件下,等轴组织的绝热剪切敏感性高于双态组织;片层组织的绝热剪切敏感性随着片层宽度的增宽而提高。在平板撞击实验条件下,在各撞击速度下,等轴组织的层裂强度远低于双态组织与片层组织L1。等轴组织的微孔洞形核位置主要为等轴状初生α/β两相界面处,并沿两相界面长大与扩展。双态组织的微孔洞形核部位为α/β两相界面处,亦有少量微孔洞在初生α相中形核,随后微孔洞沿α/β相界或在α相内部长大,并与其它微孔洞连接形成呈圆弧状的微裂纹。片层组织L1的微孔洞形核位置为晶界处或片层α/β两相界面处,微孔洞连接成为微裂纹后,微裂纹沿晶界及片层α/β相界扩展。等轴组织、双态组织、片层组织L1的破坏形态包括两种类型:微孔洞形核、连接、扩展为微裂纹及发生层裂时形成绝热剪切带。