TC4鈦合金的超高周疲勞性能研究.pdf

1、TC4鈦合金作為一種高強(qiáng)度的金屬材料，具有良好的綜合力學(xué)機(jī)械性能，在工業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛，常被用來(lái)制作發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、鉆井設(shè)備、醫(yī)用人體植入材料等等。發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片在服役期間會(huì)承受一定的溫度和超過(guò)107周次的應(yīng)力循環(huán)，以107周次為壽命依據(jù)的設(shè)計(jì)越來(lái)越不安全，因此研究TC4鈦合金超過(guò)107循環(huán)周次壽命范圍的疲勞性能和疲勞損傷機(jī)理，對(duì)提高相關(guān)零部件的可靠性和精確性、延長(zhǎng)零部件服役壽命、完善疲勞斷裂相關(guān)理論都具有非常重要的意義。本文通過(guò)超聲疲勞

2、實(shí)驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)兩種實(shí)驗(yàn)方法對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行了疲勞實(shí)驗(yàn)，分別得到了S-N曲線，并利用掃描電鏡觀察了斷口，并分析了相關(guān)特征：
　　對(duì)超聲疲勞實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，TC4鈦合金的超聲疲勞實(shí)驗(yàn)S-N曲線呈現(xiàn)出連續(xù)下降趨勢(shì)，沒有出現(xiàn)工程上的疲勞極限，試樣應(yīng)力循環(huán)超過(guò)108周次依然發(fā)生斷裂。
　　對(duì)超聲疲勞試樣的斷口分析得出，TC4鈦合金試樣高應(yīng)力短壽命階段裂紋傾向于表面萌生，低應(yīng)力長(zhǎng)壽命階段裂紋萌生于表面和內(nèi)部都有出現(xiàn)，裂紋的萌

3、生有隨著加載應(yīng)力幅的降低有向內(nèi)部轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。TC4鈦合金裂紋擴(kuò)展時(shí)是沿著粗大α塊攀爬越過(guò)的方式擴(kuò)展的。
　　通過(guò)對(duì)超聲疲勞實(shí)驗(yàn)和旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)的結(jié)果數(shù)據(jù)作對(duì)比，發(fā)現(xiàn)整體上，在相同的應(yīng)力條件下，旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)的壽命要高于超聲疲勞實(shí)驗(yàn)。
　　通過(guò)對(duì)兩種試樣斷口的形貌對(duì)比得出了在超聲疲勞實(shí)驗(yàn)條件下，試樣的破壞方式主要表現(xiàn)為脆性破壞，而在旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)中，在低周壽命階段，試樣破壞方式主要表現(xiàn)為脆性破壞；在高周壽命階段試樣的斷面