TC21钛合金电子束焊接接头超高周疲劳行为研究

采用超声疲劳试验方法(20 k Hz),研究TC21钛合金电子束焊接接头的超高周疲劳性能与断裂机理。结果表明,TC21钛合金电子束焊接接头的疲劳性能要远低于母材的疲劳性能。在短寿命阶段,电子束焊接接头和母材的疲劳裂纹均在表面萌生;当寿命增大时,两者疲劳裂纹的萌生位置均由表面转向内部,母材的疲劳裂纹主要萌生于内部显微组织,而电子束焊接接头疲劳裂纹主要萌生于内部焊接气孔缺陷。当寿命较长时,疲劳源区会出现"鱼眼"形貌特征,源区附近有白色颗粒状细晶区,即细晶区(Fine granular area,FGA),其应力强度因子在2.90~3.33 MPa·m1/2,与疲劳寿命没有直接关系,可以认为是疲劳裂纹扩展门槛值。此外,基于AKINIWA小裂纹扩展理论,定量分析气孔尺寸与TC21焊接接头疲劳极限、疲劳应力的关系。     

TC21钛合金电子束焊接件疲劳断口定量反推研究

对TC21钛合金电子束焊接接头的疲劳断口进行了基于宏观扩展区面积和微观疲劳条带的定量分析。结果表明:在断裂韧性大小相同的情况下,可由扩展区面积反推构件承受的应力,反推计算所得应力与实际加载疲劳应力的相对误差在10%以内;疲劳裂纹稳定扩展第二阶段的显微特征是疲劳条带,利用Paris公式反推焊接结构的原始疲劳质量,原始疲劳质量呈正态分布,实验结果对钛合金电子束焊接结构的工艺评定具有重要的工程意义。