損傷容限型TC4-DT鈦合金疲勞裂紋擴展速率研究.pdf

1、針對我國××戰(zhàn)斗機的應用背景及損傷容限型高性能材料設計發(fā)展的需求，西北有色金屬研究院和北京航空材料研究院研制出了具有自主知識產(chǎn)權的新型中強損傷容限型TC4-DT鈦合金。裂紋擴展速率作為損傷容限設計一個重要指標，以及表征材料損傷容限性能的重要方面，有必要對其開展較為深入的研究。本文重點研究了取樣方向、微觀組織、應力比和試樣尺寸對da/dN的影響規(guī)律和作用機理。通過光學金相組織觀察、裂紋擴展路徑分析、掃描斷口分析等方法，探討了合金的裂紋擴展

2、機理。研究主要結(jié)果如下： (1)在低ΔK區(qū)，da/dN對組織比較敏感，T-L方向的da/dN比L-T方向快；隨著ΔK的增大，疲勞裂紋擴展到Pairs區(qū)，對組織不敏感，兩個方向的da/dN趨于一致。在Pairs區(qū)，T-L方向、L-T方向及45°方向的裂紋擴展速率非常接近，表明該區(qū)域取樣方向?qū)a/dN影響不大。 (2)在本實驗給定條件下，細片層編織狀魏氏組織的da/dN＜粗片層平直狀魏氏組織的da/dN＜等軸或雙態(tài)組織的d

3、a/dN；細針編織狀魏氏組織的抗疲勞裂紋擴展能力最好。 (3)在相同實驗條件下，試樣厚度越大、應力比越小，疲勞裂紋擴展速率越低。 (4)裂紋在雙態(tài)組織中擴展，既能以繞過又能以直接切過初生α相的方式擴展。裂紋在片層組織中擴展時，既能沿束域邊界或平行于α/β條向前擴展，又能垂直或與α/β條成一定角度(45°，60°)切斷a、β相片層擴展；預裂區(qū)和快速擴展區(qū)主要是以微區(qū)解理斷裂為主，穩(wěn)態(tài)擴展區(qū)主要是以疲勞條帶擴展機制為主，同時