【摘 要】
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在现有的各种类型钛合金中,亚稳β钛合金具有高比强度、良好的冷热加工性能和热处理强化效果,常被用来制作航空航天飞行器蒙皮、结构主框架以及特种紧固件等关键结构零部件,是制造以减重为目的并兼顾综合力学性能的负载承重结构件最理想的候选材料。本文主要针对自主开发的新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(wt.%)的疲劳性能开展研究工作,通过对热轧态和固溶时效态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe
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在现有的各种类型钛合金中,亚稳β钛合金具有高比强度、良好的冷热加工性能和热处理强化效果,常被用来制作航空航天飞行器蒙皮、结构主框架以及特种紧固件等关键结构零部件,是制造以减重为目的并兼顾综合力学性能的负载承重结构件最理想的候选材料。本文主要针对自主开发的新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(wt.%)的疲劳性能开展研究工作,通过对热轧态和固溶时效态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金进行低周疲劳试验,并利用扫描电镜进行疲劳断口形貌观察,重点研究Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金的低周疲劳行为及断裂机制,以期为此类合金的实际工程应用提供可靠的理论依据。研究结果表明:在总应变控制的低周疲劳加载条件下,三种加工处理状态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金可表现出循环稳定以及循环软化现象。与热轧态合金相比,经过500°C时效4小时后,合金的循环变形抗力明显提高,但当时效温度为600°C时,合金的循环变形抗力虽有所下降,但仍高于热轧态合金。时效处理会降低Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金的低周疲劳寿命,500°C时效的T6态Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金的低周疲劳寿命要高于600°C时效的T6态Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金。三种加工处理状态合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间均呈现线性关系,并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式。此外,三种加工处理状态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金循环应力幅与塑性应变幅之间的关系可用指数定律描述。在总应变控制的低周疲劳加载条件下,三种不同加工处理状态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳样品表面,并以穿晶方式扩展。
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