TC18鈦合金疲勞開裂損傷行為的研究.pdf

1、作為一種（α+β）型的雙相鈦合金，TC18因具有高的比強(qiáng)度、良好的耐腐蝕性、低的密度，特別是可達(dá)250 mm的高淬透性等優(yōu)點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)機(jī)身和起落架上的大型承力結(jié)構(gòu)件。由于飛機(jī)上的這些鈦合金承載結(jié)構(gòu)件均在循環(huán)載荷下服役，因此，深入研究TC18合金的疲勞損傷行為及其疲勞開裂機(jī)理對于合金的安全評價與可靠性設(shè)計(jì)具有重要的意義。
　　本研究通過不同熱處理?xiàng)l件制備出具有四種典型組織結(jié)構(gòu)的TC18合金:雙態(tài)組織、網(wǎng)籃組織、等軸(α

2、+β)相組織和等軸β相組織。分別采用60μm厚薄箔的彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)和三點(diǎn)彎曲疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，系統(tǒng)地研究了微觀組織對TC18鈦合金疲勞抗力的影響和網(wǎng)籃組織鈦合金中疲勞開裂行為及微觀機(jī)理。結(jié)合掃描電鏡下的電子背散射衍射(EBSD)表征技術(shù)，從晶體學(xué)角度深入分析了疲勞裂紋在單一束集中穿越α/β相界面，在多個束集中穿過α相集束界面和初始β晶粒界面時的擴(kuò)展規(guī)律。
　　厚度方向僅含有單一組織結(jié)構(gòu)單元的薄箔樣品彎曲疲勞實(shí)驗(yàn)表明:網(wǎng)籃組織和雙態(tài)組

3、織的抗疲勞損傷性能最好，而等軸（α+β）相組織和等軸亞穩(wěn)β相組織的抗疲勞損傷能力較差;裂紋萌生壽命主導(dǎo)了鈦合金的疲勞總壽命。
　　三點(diǎn)彎曲疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:疲勞裂紋在一個集束內(nèi)部會以交替穿越α/β相界和平行于α/β相界的“Z”字型路徑向前擴(kuò)展;其中，裂紋穿越α/β相界時會沿著α相的基面(0001)α或者錐面((1)101)α擴(kuò)展，而裂紋平行于相界面擴(kuò)展時則沿著α相的柱面(1(1)00)α或者β相的(2(1)3)β面進(jìn)行。<