本實驗研究了TB6高強鈦合金在拉-扭多軸應力條件下的微動疲勞斷裂機理,并結合宏微觀觀察、殘余應力測試、計算機模擬分析了不同工藝條件的耳片在拉-扭疲勞試驗應力下的微動疲勞壽命差異,研究了微動疲勞裂紋的萌生及擴展特性,揭示了耳片裂紋萌生機制。結果表明:二次擠壓耳片的斷口擴展區(qū)面積比例較大,說明其拉-扭疲勞擴展更為充分。經二次擠壓后,耳片的拉-扭微動疲勞總壽命得到延長,且裂紋萌生壽命均占總壽命的95%以上;二次擠壓后耳片的裂紋萌生驅動力較低,呈現較高的裂紋萌生抗力。各斷口均起源于耳片內孔微動磨損印跡較重處,大面積連續(xù)片狀的微動磨損印跡表明二次擠壓后的鈦合金微動疲勞敏感性大大降低。經擠壓強化后,孔壁形成了較高幅值的殘余壓應力層和組織強化層,可以有效地抑制裂紋的萌生和擴展。耳片內孔微動磨損層的形成是機械誘導機制和熱誘導機制共同作用的結果,其最終磨損形式為疲勞磨損。 

【文章來源】：材料導報. 2020,34(14)北大核心EICSCD

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

主槳轂連接耳片的等效結構

圖2為1#—6#試樣斷口形貌,可以看出,該合金斷口存在三個明顯的特征區(qū)域,即疲勞源區(qū)、疲勞裂紋擴展區(qū)和瞬斷區(qū)。6件耳片均起裂于耳片孔內壁,而后裂紋沿著徑向和孔軸向進一步擴展,但各耳片的起裂形貌存在差異:未進行擠壓的1#—3#耳片試樣源區(qū)呈大線源特征,具有典型的大應力起裂特征;而二次擠壓的4#—6#耳片試樣源區(qū)明顯收斂,其中4#耳片呈雙點源起裂特征,兩源區(qū)較近,距離倒角約2 mm,5#、6#耳片均呈單點源起裂特征,源區(qū)位于倒角處。6件耳片的擴展區(qū)均較為平坦、光滑,擴展棱線清晰可見,各擴展區(qū)面積占整個斷口的比例為:1#、3#約70%,2#、4#—6#均在85%以上�？梢姸螖D壓耳片斷口擴展區(qū)面積比例較大,說明其拉-扭疲勞擴展更充分。各耳片斷口瞬斷區(qū)均位于與疲勞擴展區(qū)約呈45°的斜面上。2.2 拉-扭疲勞試驗條件下裂紋萌生、擴展特性研究

表3 不同耳片的萌生、擴展壽命對比Table 3 Comparison of initiation life and extension life of each lug Sample Fatigue life/cycle Extension life/cycle Initiation life/cycle The proportion of initiation life to total life 1# 37 304 23 452 13 852 37% 2# 38 945 25 678 13 267 34% 3# 40 287 16 120 24 167 59% 4# 1 615 603 60 351 1 555 252 96% 5# 973 338 33 833 939 505 96% 6# 1 033 384 49 352 984 032 95%圖4 6件耳片裂紋擴展速率與裂紋長度的關系曲線(電子版為彩圖)

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]TB6和TA15鈦合金β鍛組織演變及動態(tài)再結晶行為研究[D]. 歐陽德來.南京航空航天大學 2011



本文編號：3098200