研究了TC21鈦合金缺口試樣在2種腐蝕環(huán)境（油箱積水、3.5%NaCl水溶液）與室溫空氣環(huán)境下的疲勞性能與斷裂機理。并與光滑試樣在室溫空氣環(huán)境下疲勞性能進行對比。結果表明,室溫空氣環(huán)境下,當2種試樣疲勞壽命均達到5×105次循環(huán)時,缺口試樣的循環(huán)應力值較光滑試樣下降了52.7%;相同環(huán)境下隨著應力水平降低,試樣疲勞壽命增加;相同應力條件下,3.5%NaCl水溶液環(huán)境下試樣疲勞壽命最低,油箱積水環(huán)境下次之,室溫空氣中TC21鈦合金試樣疲勞壽命最高;當應力較低時,差異更為顯著。在腐蝕環(huán)境下,溶液中離子與金屬原子發(fā)生電化學反應,加速了裂紋的萌生與擴展,3.5%NaCl水溶液中離子濃度較大,電化學反應更為劇烈。 

【文章來源】：稀有金屬材料與工程. 2020,49(08)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【圖文】：

TC21鈦合金的原始組織

疲勞試樣的尺寸

在油箱積水和3.5%Na Cl水溶液2種腐蝕環(huán)境對缺口試樣進行了疲勞試驗，試驗結果如圖3b所示，在同等應力下，試樣在2種腐蝕環(huán)境下疲勞壽命均低于室溫空氣環(huán)境下，在3.5%Na Cl水溶液環(huán)境下壽命最低。循環(huán)應力越低，差異越顯著。腐蝕環(huán)境對特定疲勞壽命下的循環(huán)應力影響可用循環(huán)應力降低比(σ空氣-σ腐蝕環(huán)境)/σ空氣來評價。當疲勞壽命為5×105次循環(huán)時，缺口試樣在油箱積水和3.5%Na Cl溶液中循環(huán)應力分別為320和310MPa，因此，在2種腐蝕環(huán)境中的循環(huán)應力降低比（RRCS）值分別為8.5%和11.4%。試驗件在空氣環(huán)境下受到高應力疲勞載荷的作用時，組織內(nèi)部發(fā)生較大的滑移變形形成擠出帶，隨著交變載荷的不斷施加，位錯數(shù)的累積導致應力集中的部分積累了高的邊界能量，引起局部晶格的失配導致了裂紋的萌生和擴展，而在腐蝕環(huán)境下，滑移變形使化學活性較為活潑且未被氧化的鈦暴露出來與腐蝕介質(zhì)發(fā)生電化學反應，發(fā)生疲勞點蝕加劇局部應力集中，致使裂紋萌生更快[18]。在較低應力下，腐蝕介質(zhì)作用時間較長，陰離子穿過鈍化膜與鈦發(fā)生電化學反應，新形成的腐蝕產(chǎn)物會再一次破壞鈍化膜，與此同時交變應力也會破壞鈍化膜的完整性。隨著腐蝕的不斷進行，最終會引起裂紋萌生。與僅受到交變應力作用的試件（室溫空氣環(huán)境下）相比，裂紋萌生和擴展更快。

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3335430