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1、本文研究了低、中、高三種強(qiáng)度的γ-TiAl合金:Ti-48Al-2Cr-2Nb-1B(2Cr-2Nb),Ti-46Al-8Ta(8Ta)和Ti-44Al-4Nb-4Hf-0.2Si-1B(4Nb-4Hf)在無熱暴露、整體熱暴露(無表面氧化)和單體熱暴露+氧化(700℃+10000h)三種狀態(tài)下,電解拋光和電解拋光+噴丸兩種表面優(yōu)化工藝對(duì)室溫疲勞強(qiáng)度的影響。并分析其對(duì)疲勞性能的影響機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn),在無熱暴露時(shí),由于引入表面壓應(yīng)
2、力層,三種合金的電解拋光+噴丸表面的疲勞性能均優(yōu)于單一的電解拋光表面的疲勞性能。其增加百分比與合金強(qiáng)度有正向關(guān)系,強(qiáng)度越高的合金,增加百分比越大。
在整體熱暴露過程中,合金內(nèi)部會(huì)發(fā)生兩種效應(yīng)影響疲勞性能。一是長期700℃熱暴露導(dǎo)致一種類似退火的有益效應(yīng),引起內(nèi)部組織的內(nèi)應(yīng)力弛豫,偏聚弱化,缺陷鈍化,致使疲勞微裂紋萌生抗力增加,是一種熱暴露增強(qiáng)效應(yīng)。二是α2層片的分解和α2→β(B2+ω)相變,α2分解導(dǎo)致“釋氧脆化”,較多的B
3、2+ω形成導(dǎo)致“相變脆化”,對(duì)疲勞裂紋萌生抗力是一種負(fù)面效應(yīng)。對(duì)于合金2Cr-2Nb和4Nb-4Hf,增強(qiáng)效應(yīng)強(qiáng)于脆化效應(yīng),兩種表面處理工藝試樣整體熱暴露后疲勞強(qiáng)度都有所增強(qiáng)。其中組織分解少,脆化效應(yīng)低的低強(qiáng)度合金2Cr-2Nb疲勞增強(qiáng)更為明顯。
單個(gè)試樣的熱暴露+氧化過程中,上述兩種對(duì)立效應(yīng)仍然在起作用,但引入了表面氧化這個(gè)對(duì)疲勞抗力不利的因素。研究顯示,相對(duì)于無熱暴露狀態(tài),單一電解拋光處理的低強(qiáng)度合金2Cr-2Nb和高強(qiáng)度
4、合金4Nb-4Hf在熱暴露十氧化后仍然顯示出疲勞強(qiáng)度的提高,這說明,這兩種合金的有益熱暴露增強(qiáng)效應(yīng)足夠強(qiáng)大,足以抵消熱暴露過程中的脆化效應(yīng);而中等強(qiáng)度合金8Ta則表現(xiàn)出熱暴露脆化,脆化效應(yīng)占主導(dǎo)作用。
兩種優(yōu)化表面會(huì)發(fā)生氧化,但電解拋光表面的抗氧化能力強(qiáng)于電解拋光+噴丸表面,而且電解拋光+噴丸表面還出現(xiàn)一個(gè)額外的有害因素,即噴丸所形成的表面壓應(yīng)力和形變硬化減弱,這對(duì)合金的疲勞抗力產(chǎn)生不利影響。研究發(fā)現(xiàn),高、低兩種強(qiáng)度的合金在經(jīng)
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