Ti60合金保载疲劳行为及损伤机制研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:q912569130
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
保载疲劳是指在应力控制疲劳条件下峰值应力处保持一段时间的疲劳形式。对保载疲劳敏感的材料,其疲劳寿命与相同温度、载荷和应力比条件下的常规疲劳相比会有不同程度的降低。保载疲劳在航空发动机盘类转动件工况条件下出现,是影响发动机寿命不可忽视的因素之一,40年来一受到国外航空发动机研究者的广泛关注。钛合金是航空发动机实现减重、提高推重比的关键材料,航空发动机用钛合金主要有近α及α+β两种类型。近年来的研究发现,α及α+β型钛合金均有不同程度的保载疲劳敏感性。Ti60合金是中国科学院金属研究所和宝钛集团联合研制的一种近α型高温钛合金,极限使用温度为600℃,主要用于航空发动机转子部件和航天高温结构件,研究Ti60合金的保载疲劳敏感性及其变形机制具有非常重要的研究价值和实际意义。  本文以Ti60合金锻件为研究对象,利用金相和激光共聚焦显微镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)等分析检测技术,研究了Ti60合金的宏观保载疲劳现象、疲劳损伤过程及机制,并研究了Ti60合金中初生α相的体积分数和β转变组织形态对其保载疲劳行为的影响,结果发现,Ti60合金保载疲劳寿命明显低于常规三角波疲劳条件下的疲劳寿命,单位周次内循环累积变形也明显高于无保载条件;随着峰值应力的提高,保载敏感系数也增大;常规疲劳条件下裂纹源位于样品自由表面,而保载疲劳条件下裂纹源于样品内部,两种裂纹源处均存在平坦明亮的疲劳小平面,但保载疲劳条件下小平面密度更高;初生α相体积分数降低会减少保载疲劳寿命降低的幅度,保载疲劳敏感性有降低的趋势;β转变组织形态变化会导致材料拉伸强度的较大变化,对保载疲劳的影响比较复杂,将保载疲劳峰值应力归一化处理后(与材料屈服应力的比值),发现在固溶处理后油淬,可获得中间厚度的次生α相板条,此时保载疲劳敏感性最低;固溶处理后空冷,β转变组织中次生α相板条最厚,对应的保载疲劳敏感性最大。对疲劳试样中存在的二次裂纹的EBSD分析结果表明,二次裂纹所在晶粒具有较高的基面滑移Schmid因子,可推断基面滑移启动;在保载疲劳条件下,裂纹所在晶粒的基面与加载方向成75~105角,常规疲劳条件下二次裂纹几何平面与加载方向近似垂直;激光共聚焦显微镜观察发现,保载疲劳条件下滑移带的数量随循环周次的增多非常明显,滑移带密度也非常高,而常规疲劳加载条件下滑移带数量随循环周次的变化不大,滑移带密度也明显偏低。疲劳断口、EBSD分析和初生β相体积分数对保载疲劳影响的结果均表明,Ti60合金保载疲劳敏感性与初生α颗粒的取向有关,在保载疲劳实验条件下,具有相近取向的α颗粒同时经历变形和裂纹形核,随循环周次增加,形核后的裂纹逐渐扩展,并与其附近的微裂纹合并、长大后快速扩展,导致疲劳寿命大幅度降低;初生α相数量减少,微裂纹合并、长大前需经历更长的扩展过程,导致保载疲劳寿命延长,保载疲劳敏感性降低。
其他文献
本文用采用复合电沉积的方法制取不锈钢基Ni(Co)-HAP复合生物材料,针对纯羟基磷灰石(HAP)材料的不定形和强度较低以及采用其他方法产生的高温失效或降低其生物活性的状况,在较低温度下用复合电沉积法将金属和HAP各自性能特点结合起来,从而获得性能优良的新型复合生物材料。 本文对在不锈钢基体上电镀的预处理过程进行了系统的研究,探讨并摸索出一套阴极活化加预镀的新预处理工艺,使在不锈钢基体...
随着新世纪的来临,各项技术都得到了巨大的提升和发展,在煤矿工程采矿技术中,涌现了大量的新技术,但是因为受到传统采矿观念的影响以及相关的技术型人才不足的阻碍,目前,我国
在过去几十年里,光纤激光传感器因其高灵敏度、高信噪比、不受电磁干扰等优点而得到了广泛的研究。人们将基于光纤激光传感器的系统用来测量应变、温度、振动等多种参量。在
该文所做的工作更多的是解决VR应用开发整个流程中存在的一些技术上的问题,为将来的VR系统开发做前期的研究和探索,积累一些经验.该文主要解决了VR开发中的如下一些问题:1.
该文论述了溶胶-凝胶法的基本原理、发展历史、特点,凝胶向玻璃的转变及其影响因素,功能材料的概况,溶胶-凝胶法在光、电、超导磁性功能材料上的应用.利用溶胶-凝胶法,以有机
预算单位资金存放管理是预算单位财务管理的重要内容,切实关系到预算单位的资金存放安全和单位财务管理的规范性.本文通过总结国库集中收付制度背景下广西区本级预算单位资金
全日制义务教育《语文课程标准》(实验稿)规定:“语文教学应在师生平等对话的过程中进行.学生是学习的主人.语文教学应激发学生的学习兴趣,注重培养学生自主学习的意识和习惯
在教育体制改革不断深入的情况下,国家提高了促进在校学生全面发展的教育要求,同时,小学语文教学中的教学方法与教学理念也被要求进行不断的改进与创新.语文学科是每个阶段的
学位
磨损、腐蚀和疲劳是机械材料失效的主要形式,每年仅因磨损使各类机械设备寿命短、能耗高造成的经济损失在我国就高达数千亿元。为解决润滑脂减摩抗磨性能和极压性能不高等问题