本文關(guān)鍵詞：TC4鈦合金微束等離子弧堆焊接頭微振疲勞性能影響因素研究

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【摘要】：飛機在起飛、降落和低空飛行的過程中,發(fā)動機葉片受到隨著高速氣流而被吸入的外來物的沖擊造成的損傷被稱為外物損傷(Foreign Object Damage,以下簡稱FOD),FOD造成發(fā)動機提前翻修的比例占發(fā)動機提前翻修總數(shù)的四成以上。本文采用低速沖擊法(落錘法)模擬發(fā)動機葉片運轉(zhuǎn)過程中受到的外來物的沖擊,研究了FOD損傷對TC4鈦合金及微束等離子弧堆焊接頭微觀組織的影響規(guī)律,采用微振疲勞測試方法研究了FOD損傷對鈦合金母材及堆焊接頭疲勞壽命的影響規(guī)律和失效機理,最后研究了堆焊過程中產(chǎn)生的氣孔缺陷對鈦合金焊接接頭疲勞壽命的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:采用落錘法產(chǎn)生的FOD損傷區(qū)域發(fā)現(xiàn)表面微小裂紋、微結(jié)構(gòu)損傷、絕熱剪切帶,證明該技術(shù)能夠模擬出典型的FOD微觀損傷特征;FOD造成的鈦合金母材及堆焊接頭損傷部位可分為表面劇烈變形區(qū)、亞表面塑性變形區(qū)和絕熱剪切帶;表面劇烈變形區(qū)因劇烈塑性變形產(chǎn)生大量微小裂紋,沖擊能量為4J時,鈦合金母材表面出現(xiàn)微小裂紋,沖擊能量提高到6J,鈦合金母材出現(xiàn)絕熱剪切帶,并發(fā)現(xiàn)因塑性變形產(chǎn)生的微小孔洞,沖擊能量提高到8J,鈦合金母材微小孔洞增多,但仍未發(fā)現(xiàn)絕熱剪切帶出現(xiàn)裂紋;沖擊能量為4J時,鈦合金堆焊接頭表面出現(xiàn)大量微小裂紋,在亞表面出現(xiàn)微小孔洞和絕熱剪切帶,絕熱剪切帶因變形劇烈超出強度極限發(fā)生撕裂生成裂紋,裂紋尺寸隨著沖擊能量的提高而增大。微振疲勞測試研究結(jié)果表明:外物損傷造成鈦合金母材和堆焊接頭的疲勞壽命急劇下降;因塑性變形產(chǎn)生的孔洞尺寸較小,對疲勞裂紋的萌生和擴展未產(chǎn)生明顯影響;在交變載荷作用下,表面微小裂紋和絕熱剪切帶裂紋的存在成為引發(fā)試件疲勞斷裂的裂紋源。帶有氣孔缺陷的焊接接頭微振疲勞測試結(jié)果表明:焊接氣孔的存在嚴重縮短構(gòu)件的疲勞壽命,其中大尺寸的焊接氣孔對于疲勞壽命的影響較大;氣孔為疲勞失效的裂紋源;氣孔引起的疲勞斷裂機理為脆性斷裂。
【關(guān)鍵詞】：TC4鈦合金 FOD損傷 微振疲勞 焊接接頭 焊接缺陷
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V252;V232.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 鈦合金在航空領(lǐng)域中的應(yīng)用10-11
• 1.2 鈦合金部件修復(fù)現(xiàn)狀11-13
• 1.3 FOD的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文的研究意義14-15
• 1.5 本文研究內(nèi)容15-16
• 第二章 實驗材料、設(shè)備及方法16-27
• 2.1 實驗材料16
• 2.2 實驗設(shè)備16-19
• 2.2.1 等離子焊接機16-17
• 2.2.2 落錘實驗機17
• 2.2.3 氣動共振實驗系統(tǒng)17-19
• 2.3 實驗方法19-27
• 2.3.1 TC4鈦合金及堆焊接頭振動試樣制備19-22
• 2.3.2 FOD模擬實驗22-23
• 2.3.3 顯微組織觀察23-26
• 2.3.4 靜拉伸應(yīng)變檢測26-27
• 第三章 FOD對TC4鈦合金及堆焊接頭顯微組織的影響27-37
• 3.1 落錘法模擬FOD可行性驗證28-30
• 3.2 沖擊能量對損傷尺寸的影響規(guī)律30-31
• 3.2.1 TC4損傷尺寸30
• 3.2.2 接頭焊縫損傷尺寸30
• 3.2.3 接頭熱影響區(qū)損傷尺寸30-31
• 3.3 沖擊能量對損傷機理的影響規(guī)律31-36
• 3.3.1 TC4母材損傷區(qū)微觀組織分析31-33
• 3.3.2 接頭焊縫損傷區(qū)微觀組織分析33-35
• 3.3.3 接頭熱影響區(qū)損傷區(qū)微觀組織分析35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 FOD對TC4鈦合金及堆焊接頭疲勞性能影響37-47
• 4.1 受到外物損傷的TC4試樣應(yīng)力模擬37-39
• 4.2 不同能量的外物沖擊對TC4板材的疲勞壽命的影響39-41
• 4.2.1 受到外物沖擊的厚度為 1.5mm的TC4試樣疲勞壽命40
• 4.2.2 受到外物沖擊的厚度為 1.0mm的TC4試樣疲勞壽命40-41
• 4.3 不同能量的外物沖擊對焊縫的疲勞壽命的影響41-42
• 4.3.1 厚度為 1.5mm的焊縫處受損的振動試樣疲勞壽命41-42
• 4.3.2 厚度為 1.0mm的焊縫處受損的振動試樣疲勞壽命42
• 4.4 不同能量的外物沖擊對熱影響區(qū)的疲勞壽命的影響42-44
• 4.4.1 厚度為 1.5mm的熱影響區(qū)受損的振動試樣疲勞壽命42-43
• 4.4.2 厚度為 1.0mm的熱影響區(qū)受損的振動試樣疲勞壽命43-44
• 4.5 受到FOD的TC4鈦合金及堆焊接頭的壽命與應(yīng)變關(guān)系44-45
• 4.6 本章小結(jié)45-47
• 第五章 疲勞振動試樣斷口形貌分析47-56
• 5.1 受到外物沖擊的TC4鈦合金及堆焊接頭的斷口分析47-51
• 5.1.1 TC4母材受損的疲勞振動試樣的斷口分析47-48
• 5.1.2 焊縫處受損的疲勞振動試樣的斷口分析48-50
• 5.1.3 熱影響區(qū)處受損的疲勞振動試樣的斷口分析50-51
• 5.2 焊接缺陷對接頭疲勞性能的影響51-55
• 5.2.1 帶有焊接缺陷的振動試樣疲勞壽命51-53
• 5.2.2 帶有焊接缺陷的振動試樣疲勞斷口分析53-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 第六章 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-61
• 致謝61

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本文編號：641643