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(jī)理。并與光滑試樣在室溫空氣環(huán)境下疲勞性能進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明,室溫空氣環(huán)境下,當(dāng)2種試樣疲勞壽命均達(dá)到5×105次循環(huán)時(shí),缺口試樣的循環(huán)應(yīng)力值較光滑試樣下降了52.7%;相同環(huán)境下隨著應(yīng)力水平降低,試樣疲勞壽命增加;相同應(yīng)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(dāng)應(yīng)力較低時(shí),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(xué)反應(yīng),加速了裂紋的萌生與擴(kuò)展,3.5%NaCl水溶液中離子濃度較大,電化學(xué)反應(yīng)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(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【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(duì)缺口試樣進(jìn)行了疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3b所示，在同等應(yīng)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(yīng)力越低，差異越顯著。腐蝕環(huán)境對(duì)特定疲勞壽命下的循環(huán)應(yīng)力影響可用循環(huán)應(yīng)力降低比(σ空氣-σ腐蝕環(huán)境)/σ空氣來評(píng)價(jià)。當(dāng)疲勞壽命為5×105次循環(huán)時(shí)，缺口試樣在油箱積水和3.5%Na Cl溶液中循環(huán)應(yīng)力分別為320和310MPa，因此，在2種腐蝕環(huán)境中的循環(huán)應(yīng)力降低比（RRCS）值分別為8.5%和11.4%。試驗(yàn)件在空氣環(huán)境下受到高應(yīng)力疲勞載荷的作用時(shí)，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(cuò)數(shù)的累積導(dǎo)致應(yīng)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(dǎo)致了裂紋的萌生和擴(kuò)展，而在腐蝕環(huán)境下，滑移變形使化學(xué)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(xué)反應(yīng)，發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕加劇局部應(yīng)力集中，致使裂紋萌生更快[18]。在較低應(yīng)力下，腐蝕介質(zhì)作用時(shí)間較長(zhǎng)，陰離子穿過鈍化膜與鈦發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，新形成的腐蝕產(chǎn)物會(huì)再一次破壞鈍化膜，與此同時(shí)交變應(yīng)力也會(huì)破壞鈍化膜的完整性。隨著腐蝕的不斷進(jìn)行，最終會(huì)引起裂紋萌生。與僅受到交變應(yīng)力作用的試件（室溫空氣環(huán)境下）相比，裂紋萌生和擴(kuò)展更快。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3335430