【摘要】：鈦合金具有低密度、高比強度、耐腐蝕和耐高溫等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于航空發(fā)動機風扇盤、壓氣機盤和葉片等部件,是航空發(fā)動機實現(xiàn)減重、提高推重比的關(guān)鍵材料。研究者發(fā)現(xiàn)鈦合金在航空發(fā)動機上應(yīng)用時會出現(xiàn)使常規(guī)疲勞壽命顯著降低的保載疲勞問題,嚴重影響航空發(fā)動機的安全工作,因此,鈦合金保載疲勞成為研究的熱點問題。本文選取Ti60鈦合金雙態(tài)組織和片層組織為試驗材料,采用顯微硬度計、金相顯微鏡(OM)、場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)、電子背散射衍射(EBSD)、拉伸試驗機和液壓伺服疲勞試驗機等檢測設(shè)備分別對Ti60鈦合金的顯微硬度、顯微組織、斷口形貌、微織構(gòu)、拉伸性能、低周疲勞和保載疲勞性能進行研究。首先,通過拉伸試驗測得兩種典型組織的基本力學(xué)性能,結(jié)果表明:雙態(tài)組織強度小于片層組織,塑性大于片層組織,且兩種典型組織的強度和塑性隨溫度的增加分別呈下降和上升趨勢。其次,通過疲勞試驗研究顯微組織、峰值應(yīng)力、溫度和保載時間等因素對Ti60鈦合金疲勞性能的影響,結(jié)果表明:隨峰值應(yīng)力和保載時間的增加,疲勞壽命呈下降趨勢,塑性應(yīng)變累積呈上升趨勢;保載疲勞塑性應(yīng)變累積大于低周疲勞塑性應(yīng)變累積;室溫時,雙態(tài)組織保載疲勞敏感性大于片層組織;440℃時,雙態(tài)組織保載疲勞敏感性小于片層組織;440℃時的保載疲勞敏感性顯著小于室溫狀態(tài)。最后,通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察疲勞斷口,觀察發(fā)現(xiàn):室溫時,低周疲勞裂紋萌生于試樣表面,為單裂紋源,保載疲勞裂紋萌生于試樣內(nèi)部,呈多源萌生;440℃時,疲勞裂紋都萌生于試樣表面,且為多源萌生;疲勞斷口表面均存在準解理小平面。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.23
【圖文】：

存在 12 種變體，α 相轉(zhuǎn)變?yōu)?β 相時存在 6 種變體[14-16]，見圖 1-2。鈦合金按亞穩(wěn)定狀態(tài)下相的組成可分為[12]：α 型、近 α 型、α+β 型、近 β 型和 β 型；分為：飛機結(jié)構(gòu)鈦合金和發(fā)動機結(jié)構(gòu)鈦合金；按制備方法可分為：鑄造鈦合鈦合金和粉末冶金鈦合金等[17]。a) 密排六方結(jié)構(gòu) b) 體心立方結(jié)構(gòu)圖 1-1 鈦的兩種晶體結(jié)構(gòu)(1011 )ca1a20.295nm(0001).468nm0a0.332nmaa(110)1010 ( )

燕山大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文顯提高 Tβ，擴大 α 相區(qū)，其中 Al 元素是高溫鈦合金中最常用的 α 相穩(wěn)乎存在于各個牌號的鈦合金中；第二類為 β 相穩(wěn)定化元素，這類元素細分為同晶型和共析型[12]，最常用的同晶型元素有 Mo、V、Nb，此類a 和 Re 等，其中同晶型元素 Mo 是強烈的 β 穩(wěn)定化元素，與 β-Ti 形成與 α-Ti 形成有限固溶體；共析型元素主要有 Fe、Mn、Cr、Co、Ni、加 β 穩(wěn)定化元素能降低 Tβ，擴大 β 相區(qū)；第三類為中性元素，有 Sn 入中性元素對 Tβ沒有太大的影響，它們在 α 和 β 兩相中均有較大的固形成無限固溶體，與其他合金化元素一起加入，可以起到補充強化作的強化效果更為顯著。

等軸組織中初生 α 相一般呈球狀，這種組織具有較高的拉伸塑性和疲勞強度，但是持久和蠕變強度不如片層組織。雙態(tài)組織是在β轉(zhuǎn)變組織的基體上分布著含量不超過50%的初生α相，如圖1-4b)所示。目前航空用近 α 型高溫鈦合金一般采用初生 α 相含量為 5%~50%的雙態(tài)組織，以獲得疲勞性能和斷裂性能的良好匹配，雙態(tài)組織中的 α 相有兩種形態(tài)，一種為球狀的初生 α 相，另一種為 β 轉(zhuǎn)變組織中的片狀次生 α 相。雙態(tài)組織塑性較好，抗拉強度高，具有較高的疲勞強度。網(wǎng)籃組織的原始 β 晶界 α 相被不同程度地破碎，晶界 α 相不連續(xù)或不存在

【參考文獻】

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本文編號：2766085