Ti-6Al-4V鈦合金燕尾榫結(jié)構(gòu)微動疲勞性能研究.pdf

1、燕尾榫聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)是汽輪機、航空發(fā)動機等動力機械中聯(lián)結(jié)轉(zhuǎn)子和葉片的重要結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)完整性對動力機械的安全服役至關(guān)重要。燕尾榫結(jié)構(gòu)工作環(huán)境惡劣，應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，榫頭與榫槽聯(lián)結(jié)面因離心力和振動載荷作用極易發(fā)生微動疲勞現(xiàn)象進(jìn)而失效，是葉片的主要失效形式，給動力機械的運轉(zhuǎn)帶來巨大安全隱患和經(jīng)濟損失。微動疲勞現(xiàn)象非常復(fù)雜，還有很多問題亟待研究和解決，因此對燕尾榫榫結(jié)構(gòu)微動疲勞性能展開研究具有重要意義。
　　鈦合金具有密度小、比強度高、耐腐蝕性好等

2、優(yōu)良性能，在航空航天、機械、生物工程、醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，但其耐磨性差，極易發(fā)生微動疲勞現(xiàn)象，因此對鈦合金的微動疲勞性能進(jìn)行研究十分必要。本文選用研制最早、工藝最成熟、應(yīng)用最廣泛的老牌鈦合金Ti-6Al-4V進(jìn)行研究。
　　論文根據(jù)微動疲勞領(lǐng)域的研究進(jìn)展，基于榫型結(jié)構(gòu)微動疲勞試驗，研究了不同疲勞載荷下 Ti-6Al-4V鈦合金燕尾榫結(jié)構(gòu)微動疲勞裂紋萌生擴展規(guī)律，并對磨損表面磨損情況進(jìn)行分析，探究微動疲勞裂紋萌生擴展機理，疲勞載

3、荷對微動疲勞壽命的影響，為該材料工程上小裂紋的止裂及微動疲勞的防護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。本文主要研究工作和成果如下:
　　1.針對 Ti-6Al-4V榫型結(jié)構(gòu)進(jìn)行微動疲勞試驗，試驗在相同應(yīng)力比，相同加載頻率，不同疲勞載荷下進(jìn)行。通過試驗得到該結(jié)構(gòu)微動疲勞壽命曲線，并與同種材料常規(guī)疲勞壽命曲線對比，結(jié)果表明微動疲勞現(xiàn)象的發(fā)生使得構(gòu)件的疲勞壽命下降了約70％。微動疲勞壽命曲線較常規(guī)疲勞壽命曲線陡峭，即在該應(yīng)力范圍內(nèi)載荷的增大對微動疲勞壽命的影

4、響較小。
　　2.試驗中通過間歇試驗測量得到裂紋擴展壽命曲線，并實時觀測微觀裂紋萌生擴展情況。從曲線中可以看出疲勞載荷對微動裂紋萌生壽命的影響不大，主要影響裂紋擴展壽命。裂紋在接觸應(yīng)力與循環(huán)載荷共同作用下以一定角度起裂并擴展一定距離后轉(zhuǎn)向與接觸表面垂直方向，在循環(huán)載荷的作用下擴展至斷裂失效。
　　3.在掃描電鏡下對接觸區(qū)域磨損形貌進(jìn)行分析，粘著區(qū)損傷輕微，滑移區(qū)損傷最為嚴(yán)重，但該區(qū)域快速磨損導(dǎo)致新生微裂紋很快被磨平，降低了宏