钛合金保载疲劳失效特征及敏感性判定方法

钛合金在航空发动机上使用时存在保载疲劳失效现象。钛合金保载疲劳寿命显著低于普通疲劳寿命且其断裂特征有别于普通疲劳。本文通过系统的实验研究,从疲劳断口、二次裂纹以及应变积累等方面总结了保载疲劳的失效特征。研究对象涵盖了保载敏感性强、弱以及无的钛合金类型。利用上述总结的特征,给出了判定钛合金保载疲劳失效及敏感性强弱的方法,该方法可为保载疲劳实验研究和工程失效分析提供指导。     

铸造Mg—Gd—Y—Zr合金氧化夹杂研究

运用扫描电镜和X射线衍射分析等手段,研究了Mg-Gd-Y-Zr合金中存在的夹杂物.结果表明,Mg-Gd-Y-Zr系合金除存在一般镁合金熔铸过程中常出现的Mg的氧化夹杂外,还存在着Y、Gd和Zr因氧化而产生的三元氧化物夹杂Zr0.72Y0.28O1.862和Zr1.89Gd1.894O7;在分析熔剂各成分对Mg-Gd-Y-Zr合金熔体净化机理的基础上,建立了该系合金夹杂物的形成及运动模型.     

ZTC4钛合金铸件表面缺陷对疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了铸造ZTC4钛合金表面缺陷对恒ΔK下疲劳裂纹扩展路径、速率、塑性应变的影响。采用高分辨透射X射线三维成像法、扫描电镜、网格法对疲劳裂纹扩展路径、形貌和塑性区进行表征。结果表明,疲劳裂纹扩展路径向缺陷位置偏转,缺陷附近裂纹扩展速率明显增加,表面缺陷与疲劳裂纹相交位置塑性变形量相对较大。     

固溶热处理对两相钛合金α片层球化行为的影响

以Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr-V-Fe系合金为研究对象,设计不同的固溶热处理工艺,考察保温时间对合金α片层球化行为的影响,为优化合金的强韧性匹配建立基础。通过对金相组织进行观察以及对片层尺寸进行统计分析,得到了不同固溶时间下α片层尺寸的变化规律及球化的演变。结果表明,随着固溶时间的增加,α相球化率先增加至最高后基本趋于稳定,并利用界面分离、片层终止理论对该现象进行分析说明。结果表明,本研究为该合金α/β两相区热处理工艺参数的设计及强度韧性匹配合理性提供一定的实验基础。     

亚稳β钛合金热处理显微组织演变和元素再分配行为

研究了在不同固溶及时效热处理条件下Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr-0.6Fe亚稳β钛合金的显微组织演变和元素的再分配行为。在β单相区固溶保温后炉冷至(α+β)两相区的两阶段固溶处理,合金中生成了连续粗大的α晶界(α_GB)和少量的晶内初生α相(α_p);进一步进行低温/高温两阶段的时效热处理,在低温时效过程中初步形成的ω相对在高温终时效过程中生成的次生α(α_s)片层尺寸有显著的影响。用电子探针显微分析表征热处理过程中α相和β相之间的元素再分配行为并讨论了对上述显微组织演变的影响。结果表明,在固溶热处理过程中α_GB和α_p附近的元素再分配使α相附近局部β稳定元素的含量较高,提高了该区域β基体的稳定性,在低温时效过程中出现了无ω相析出的区域。在高温终时效过程中,在ω相辅助形核的作用下晶内析出的α_s片层尺寸较小,而在α_GB附近约2μm范围内,因没有ω相的辅助生成的α_s片层尺寸较大。     

Ti-6Al-4V合金的室温蠕变行为

研究了Ti-6Al-4V钛合金板材的室温蠕变行为及其对合金后续使用性能的影响。结果表明：合金的宏观织构、应力水平以及预塑性应变都显著影响其室温蠕变行为。在加载方向上合金的<0001>峰值极密度越高,则其加工硬化指数越大、蠕变指数越小、室温蠕变性能越好。足够大的应力,是合金发生室温蠕变的必要条件。只有在蠕变应力不小于0.85σ_y的条件下才能观察到较为明显的室温蠕变,且室温蠕变效应随着蠕变应力水平的增大而增大。在室温下无论是蠕变还是单调加载引起的塑性应变,都抑制合金的后续蠕变行为。预加的塑性应变虽然抑制合金的后续蠕变应变,却使合金的后续疲劳性能恶化。     

TC4钛合金显微组织对超声波探伤杂波水平的影响

研究了TC4钛合金显微组织对超声波探伤杂波水平的影响.利用光学显微镜对具有不同超声波探伤杂波水平区域的显微组织进行了对比,研究建立了一种对显微组织不均匀性的表征方法,结合该方法分析了组织与探伤杂波水平的关系.利用电子背散射衍射技术(EBSD)对显微组织不均匀区域进行了晶体取向分析.结果显示,探伤杂波水平较高区域呈现出明显的显微组织不均匀性,结合超声探伤原理分析得出不均匀区域显微组织晶体取向变化是产生杂波的根本原因.此外还对比研究了原始β晶粒尺寸对超声探伤杂波水平的影响,结果表明显微组织界面越多,超声探伤杂波水平越高.     

β锻造Ti-6Al-4V合金力学性能各向异性（英文）

研究β锻造Ti-6Al-4V(Ti64)合金拉伸性能和断裂韧性的各向异性。对饼材不同取向的显微组织和晶体学织构进行分析，同时研究取样方向对拉伸性能、断裂韧性的影响。结果表明，Ti64饼材原始β晶粒呈扁平状。室温下合金主要由α相构成，β锻造后β→α相变产生的多个α相变体导致α相织构强度较低。力学性能各向异性的主要影响因素为原始β晶粒形貌以及与α织构相关的滑移。采用J积分阻力曲线法测定合金的起裂韧性，并将起裂韧性KJIC分为内在韧性和外在韧性。内在断裂韧性各向异性主要与原始β晶粒对裂纹尖端塑性区范围的影响相关；外在断裂韧性主要与α片层与集束对裂纹曲折程度的影响相关。