高溫?zé)岜┞秾Ζ?TiAl基合金TI-46AL-5NB-1W表面微裂紋萌生行為與疲勞壽命的研究.pdf

1、本文研究了中等強(qiáng)度的粗晶粒γ-TiAl合金Ti-46Al-5Nb-1 W(at.％)在三種熱暴露狀態(tài)（無熱暴露，整體熱暴露，單獨(dú)熱暴露+表面氧化）下的四種不同最大受力面樣品的高周疲勞性能，系統(tǒng)考察了應(yīng)力集中，表面缺陷，表面氧化以及內(nèi)部顯微組織脆化對疲勞性能的影響;同時(shí)對合金在700℃，10kh過程中的氧化行為進(jìn)行了探究與分析。
　　研究發(fā)現(xiàn):雖然絕大多數(shù)樣品在σmax(最大斷裂應(yīng)力)＜σ0.2（0.2％條件屈服強(qiáng)度）的條件下進(jìn)行疲

2、勞，但是在此粗晶粒合金中，層片晶團(tuán)尺寸變化幅度大，在粗大的層片晶團(tuán)內(nèi)，特別是在其軟位向的層片上，容易出現(xiàn)σmax＞σ0.2的局部異常情況，導(dǎo)致早期屈服并誘發(fā)裂紋萌生。表面質(zhì)量的改善對此中等強(qiáng)度粗晶粒合金Ti-46Al-5Nb-1W疲勞強(qiáng)度的提高是極為有限的，其有益影響明顯小于細(xì)晶粒合金。
　　長時(shí)間的整體熱暴露會使內(nèi)部組織發(fā)生具有正面效應(yīng)的熱暴露強(qiáng)化和負(fù)面效應(yīng)的熱暴露組織脆化，但熱暴露引起的釋氧脆化和組織脆化在合金Ti-46Al-

3、5Nb-1W中并不明顯。而整體熱暴露能使鑄態(tài)α2/γ層片間的應(yīng)力集中降低，晶界和相界的偏聚減緩，內(nèi)在缺陷和微裂紋鈍化，這些強(qiáng)化效應(yīng)大于熱暴露引起的組織脆化效應(yīng)。
　　除了熱暴露帶來的正面和負(fù)面影響外，單獨(dú)熱暴露+表面氧化樣品還會受到氧化對疲勞抗力的負(fù)面影響。單獨(dú)熱暴露+表面氧化會使線切割樣品表層殘余拉應(yīng)力釋放和消散，這對線切割樣品的疲勞性能有一額外的有益影響，但會使噴丸樣品表層的殘余壓應(yīng)力釋放和弛豫，對噴丸樣品產(chǎn)生一額外的負(fù)面影響

4、，電解拋光比噴丸更能有效地保持氧化抗力。
　　對于V型缺口樣品，缺口根部的實(shí)際受力都是σmax＞σ0.2的狀態(tài)，均高于材料的條件屈服強(qiáng)度，會在缺口根部產(chǎn)生塑性變形，導(dǎo)致根部的屈服強(qiáng)化，從而表現(xiàn)出較低的缺口敏感性。
　　合金在700℃的高溫大氣環(huán)境中，會形成以TiO2和Al2O3為主的混合疏松氧化膜。隨著氧化時(shí)間的延長，氧化物逐漸由顆粒狀粗化為棒狀，長針狀。表面氧化物會使改善型表面，特別是噴丸表面樣品的疲勞性能大幅度衰減，通過