TC4鈦合金的超高周疲勞性能研究.pdf

1、TC4鈦合金作為一種高強度的金屬材料，具有良好的綜合力學機械性能，在工業(yè)中的應用非常廣泛，常被用來制作發(fā)動機的葉片、鉆井設備、醫(yī)用人體植入材料等等。發(fā)動機的葉片在服役期間會承受一定的溫度和超過107周次的應力循環(huán)，以107周次為壽命依據的設計越來越不安全，因此研究TC4鈦合金超過107循環(huán)周次壽命范圍的疲勞性能和疲勞損傷機理，對提高相關零部件的可靠性和精確性、延長零部件服役壽命、完善疲勞斷裂相關理論都具有非常重要的意義。本文通過超聲疲勞

2、實驗和旋轉彎曲疲勞實驗兩種實驗方法對TC4鈦合金進行了疲勞實驗，分別得到了S-N曲線，并利用掃描電鏡觀察了斷口，并分析了相關特征：
　　對超聲疲勞實驗數據分析發(fā)現，TC4鈦合金的超聲疲勞實驗S-N曲線呈現出連續(xù)下降趨勢，沒有出現工程上的疲勞極限，試樣應力循環(huán)超過108周次依然發(fā)生斷裂。
　　對超聲疲勞試樣的斷口分析得出，TC4鈦合金試樣高應力短壽命階段裂紋傾向于表面萌生，低應力長壽命階段裂紋萌生于表面和內部都有出現，裂紋的萌

3、生有隨著加載應力幅的降低有向內部轉移的趨勢。TC4鈦合金裂紋擴展時是沿著粗大α塊攀爬越過的方式擴展的。
　　通過對超聲疲勞實驗和旋轉彎曲疲勞實驗的結果數據作對比，發(fā)現整體上，在相同的應力條件下，旋轉彎曲疲勞實驗的壽命要高于超聲疲勞實驗。
　　通過對兩種試樣斷口的形貌對比得出了在超聲疲勞實驗條件下，試樣的破壞方式主要表現為脆性破壞，而在旋轉彎曲疲勞實驗中，在低周壽命階段，試樣破壞方式主要表現為脆性破壞；在高周壽命階段試樣的斷面