TC4-DT钛合金高周疲劳行为研究

对TC4-DT钛合金的高周疲劳性能及断口形貌进行了研究。结果表明：TC4-DT钛合金的S-Ⅳ曲线（应力比R=-1）不出现呈水平线的疲劳极限,10^7次不被破坏的条件疲劳极限为550MPa,置信度为95％;疲劳裂纹源均出现在试样的表面,疲劳裂纹扩展区较大说明材料具有较高的断裂韧度;疲劳裂纹扩展区由许多解理小刻面组成,解理面上可见疲劳条带及二次裂纹,以解理断裂为主;断裂区断口表面由许多互相连接的凹坑所组成,主要表现为韧窝断裂。     

钛合金超高周弯曲振动疲劳性能试验

在三点弯曲超高周疲劳试验的基础上,开发了悬臂梁式弯曲振动超高周疲劳试验系统,并介绍了疲劳试验试片的设计方法.利用超高周弯曲疲劳试验系统(20 kHz)测定了钛合金TC17的S-N曲线,结果表明,当应力比R=-1时TC17钛合金的S-N曲线是一条连续下降型曲线,在107周次以后,试样仍未发生疲劳破坏,不存在传统意义上的疲...     

熔滴对TB6钛合金高周疲劳性能影响

利用典型应力对比试验,研究了烧伤熔滴对,TB6钛合金旋转弯曲疲劳和轴向拉.拉疲劳的影响,并分析了烧伤熔滴的形貌和疲劳试样的断口特征.结果表明:熔滴处易形成富氧和富氮层脆性相,在应力作用下极易开裂成为疲劳源;另外,熔滴会导致基体组织发生变化,对基体一般产生第二类烧伤,破环试样表面的完整性,从而加速疲劳试样破坏,也会成为断裂源,显著降低其高周疲劳性能,对TB6钛合金高周疲劳有严重影响.     

喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能和表面完整性的影响

为了提高TB6钛合金零件的疲劳抗力,研究了喷丸强化对TB6钛合金疲劳性能的影响,并采用白光干涉仪、X射线应力测量仪、显微硬度计及扫描电子显微镜等仪器对其表面完整性进行分析,探讨喷丸强化机制。结果表明:相比未处理的试样,喷丸处理试样的旋转弯曲疲劳寿命显著提高。喷丸强度对TB6钛合金的疲劳性能影响显著,随着喷丸强度的增加,残余压应力层和硬化层深度相应增大,对疲劳性能有利;而同时表面粗糙度也在增大,局部应力集中效应会抑制疲劳性能的改善。     

TC4ELI钛合金低周疲劳性能研究

研究了具有网篮组织的TC4ELI钛合金材料在不同应变幅值下的低周疲劳性能,给出了TC4ELI钛合金在低周疲劳下的循环应力-应变曲线,拟合出循环应变硬化指数、循环强度系数以及应变-寿命特征系数,并通过光学显微镜进行金相分析,通过扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明,TC4ELI钛合金呈现出循环软化的特性;距离疲劳断口1.5 mm处的组织形态与断口处无明显变化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展直至断裂;随着应变幅值增大,韧窝变大变深,韧性断裂特征变得更加显著。     

TC11钛合金疲劳性能及其断口特征

研究了ＴＣ１１钛合金三种不同显微组织的旋转弯曲疲劳性能及其断口特征，探讨微观机理，从理论上解决了三种显微组织即等轴、混合及片状组织的旋转弯曲疲劳性能差异之所在，为ＴＣ１１找到了旋转弯曲疲劳性能较好的显微组织提供了依据。     

TB6与TC4钛合金高周疲劳性能对比研究

采用热模锻造方式制备出TB6与TC4钛合金行星齿轮架毛坯,并对毛坯进行热处理,然后切取试样,测试其高周疲劳性能,对比分析疲劳断口形貌。研究表明：TB6钛合金试样疲劳强度平均值为723.0 MPa,其在存活率90%、置信度95%条件下的疲劳强度下极限为677.1 MPa; TC4钛合金试样疲劳强度平均值为437.7 MPa,其在存活率90%、置信度95%条件下的疲劳强度下极限为405.8 MPa。从疲劳断口形貌上来看,TB6与TC4钛合金均以解理断裂为主,且二者均具有一定的韧性。TB6钛合金锻件疲劳强度的波动性小于TC4钛合金锻件,且高周疲劳性能更好,可以作为行星齿轮架的备选材料。     

形变热处理对TC11钛合金热稳定性的影响

采用正交设计方法研究了形变热处理的变形温度、变形度、矫正温度及时效温度对TC11钛合金热稳定性的影响;探讨了合金在500℃、100b热暴露过程中β转变组织内部的相变行为及对合金塑性产生不利作用的机制。试验结果表明:合适的形变热处理工艺可使合金获得较好的热稳定性;残余β相的进一步分解及次生α的粗化是使合金在热暴露过程中塑性降低的主要原因。     

钛及钛合金喷丸强化研究进展

喷丸强化能够显著提高钛及钛合金材料的常规抗疲劳性能和微动疲劳抗力,在最佳的喷丸工艺条件下可以得到较好的性能.本文从组织强化、应力强化、残余压应力及其松弛、表面粗糙度几方面叙述了钛合金的喷丸强化机制和研究进展.最后阐述了喷丸强化对钛合金力学性能的影响研究.     

硼含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响

研究了硼元素含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响。无硼的Ti-1023合金高周疲劳S-N曲线位置最低,添加0.05%的硼元素后,合金的疲劳极限仅增加了2 MPa,但高周疲劳S-N曲线高应力段明显上移。当硼元素含量为0.1%时,Ti-1023合金的疲劳极限提高10%以上,S-N曲线的位置最高,其疲劳性能得到全面提高。进一步添加硼元素后,S-N曲线位置基本不变。无硼的Ti-1023合金疲劳条带较为清晰,添加硼元素后,Ti-1023合金疲劳试样裂纹源全部位于表面,裂纹前沿区域脆断痕迹明显,解理断面趋于平整,疲劳条带越来越模糊。这是由于添加硼元素后,Ti-1023合金内部的临界裂纹尺寸会减小,使其抵抗疲劳裂纹失稳扩展的能力降低,综合考虑,Ti-1023合金中硼元素的添加量不宜超过0.1%。     

热处理对TC10钛合金冲击性能的影响

对TC10钛合金用不同固溶温度进行热处理,测试其冲击性能,并观察组织变化和断口形貌,研究了固溶温度对TC10钛合金冲击性能的影响。结果表明,随着固溶温度的提高,初生α相逐渐减少,当温度达到950℃后初生α相全部转化为β相,从断口形貌看,试样由韧性断裂转变为脆性断裂,冲击性能随热处理温度的提高先升高再降低,中间出现一段稳定的最高值。     

显微组织类型对TC4钛合金丝材性能的影响

α+β两相区轧制的TC4钛合金丝材经不同工艺热处理后,获得等轴组织、双态组织和片层组织,研究了微观组织特征及其对合金拉伸性能和疲劳性能的影响。结果表明：等轴组织α晶粒最为细小且具有较高的位错密度,表现出最高强度;双态组织α相较等轴组织显著长大,位错密度明显降低,具有最好的工艺塑性;片层组织原始β晶粒粗大,塑性最低。3种组织中片层组织疲劳性能最好,当裂纹长度<250μm时,不同显微组织对应的裂纹扩展速率差异较大,片层组织的扩展速率最低,等轴组织最高;当裂纹长度>250μm时,3种组织的裂纹扩展速率无显著差异。综合考虑TC4钛合金丝材的力学性能和工艺塑性,应选择双态组织作为产品的最终组织状态。     

时效温度对TC18钛合金组织性能的影响

TC18钛合金是一种高强度、高合金化的α+β两相区合金[1],通过对该合金棒材在同一热处理制度下进行固溶后,采用不同的温度进行时效处理,从而找出时效温度对该合金组织性能的影响规律。结果表明:随着时效温度的升高,显微组织中初生α相相应增加,强度按线性降低,塑性按线性升高,冲击韧性总体呈升高趋势,但在530℃至560℃时有突变。     

表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响

研究了磨削、一次喷丸、二次喷丸3种表面加工方法对TC4钛合金表面完整性及高周疲劳性能的影响规律,采用白光干涉仪、X射线残余应力测试仪对经不同方法加工的试样的表面形貌、表面粗糙度和表面残余应力分布等表面完整性参数进行了表征。采用旋转弯曲疲劳试验机分别测试了不同方法加工的光滑试样(应力集中系数Kt=1)和缺口试样(Kt=2)的旋转弯曲疲劳S-N曲线。结果表明,相比磨削,一次喷丸和二次喷丸处理后TC4钛合金光滑试样和缺口试样的疲劳极限均显著提高,TC4钛合金的疲劳缺口敏感性下降。另外,二次喷丸的疲劳极限增益效果优于一次喷丸的,原因是二次喷丸在TC4钛合金表面形成了更优的残余压应力场分布和更低的表面粗糙度。     

应力比对TC4钛合金超高周疲劳失效机理的影响

采用频率为100 Hz的电磁谐振疲劳试验机进行疲劳拉伸试验, 研究了两种应力比(R=0. 1和-1) 对TC4钛合金的超高周疲劳失效机理的影响.结果表明, 两种应力比下的S-N曲线都呈现"双线"型, 但各自表示的意义及失效机理不同.当R=0. 1时, TC4钛合金的疲劳失效形式有两种, 即由加工缺陷诱发的表面失效和内部鱼眼失效, 这两种失效形式都伴随着颗粒平面(Facet) 出现; 而当R=-1时, 仅存在表面失效, 且无Facet的出现.基于断裂力学的讨论可知, 在正应力比及真空环境下, 对应小裂纹扩展的门槛值更低, 更有利于裂纹扩展及Facet的形成. TC4钛合金的整个内部疲劳失效过程及机理可解释为: (1) 滑移线或滑移带在部分α晶粒上的出现; (2) 微裂纹的萌生和接合; (3) 颗粒亮区(GBF) 的形成; (4) 鱼眼的形成; (5) 鱼眼外的失稳裂纹扩展; (6) 最终的瞬时断裂.      

二次硬化超高强度钢的高周疲劳性能研究

研究了采用真空感应+真空自耗重熔工艺冶炼的高纯净二次硬化超高强度AF1410钢的高周疲劳和疲劳裂纹扩展性能.结果表明:高纯净度AF1410钢具有优异的强韧性配合和较高的抗疲劳裂纹扩展能力,应力比尺为0.1时,其光滑(Kt=1)和缺口(Kt=3)疲劳强度分别为1 375MPa和417MPa,且疲劳裂纹源均起始于试样表面缺...     

表面缺陷对单晶高温合金高周疲劳性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后加工成旋转弯曲高周疲劳试样,试样中间位置用电火花加工成不同尺寸的孔洞以模拟叶片的表面缺陷,在980 ℃、应力分别为400 MPa和500 MPa条件下,研究表面孔洞对合金高周疲劳性能的影响,用扫描电镜分析了疲劳试样的断口形貌.结果表明,与标准试样相比,带有孔洞合金的高周疲劳寿命都有不同程度的降低,随着表面孔洞尺寸增大,合金的疲劳寿命逐渐减小.在合金试样的高周疲劳断口上可见疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区.相对于标准试样,带有孔洞试样疲劳源除了试样表面,还有表面孔洞,所有试样都为多源疲劳断裂.与高温下拉伸持久的断裂机制不同,高温下旋转弯曲高周疲劳为类解理断裂.      

精锻及热处理工艺对TC11钛合金棒材显微组织的影响

研究了精锻及热处理工艺对TC11合金棒材显微组织的影口向。试验结果表明：TC11合金棒材显微组织中长条α及大块α相的产生，是由于原始坯料组织粗大及不均匀造成的，长条α相或粗大α相具有组织“遗传性”，在“α β/β”相变温度以下加热，多火次大变形量锻造，很难将其消除，只能使其形状大小发生有限程度的改变。     

TC11钛合金中板的研制

把用黄金分割点（0．618）作为工艺参数选择的切入点，进行了TC11钛合金中板的研制工作。结果表明：工艺参数的确定是可行的，大大简化了研制过程，在较短时间内完成板材的研制任务，中板的性能满足GB2218-94要求。     

超高周疲劳的研究进展

论述了超高周疲劳研究的背景及意义,总结了近年来超高周疲劳的研究成果包括超高周疲劳的典型特征如S-N曲线、裂纹起源、起裂机理、影响超高周疲劳行为的因素等,介绍了超高周疲劳的常用实验手段,提出了今后超高周疲劳研究的课题。