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軋制變形TC1和TC2鈦合金的高周疲勞性能

發(fā)布人:上海艾荔艾金屬材料有限公司www.bt990.com.cn 更新時(shí)間:2015-03-19
TC1和TC2均屬于Ti-Al-Mn系α+β型鈦合金,在室溫平衡狀態(tài)下由α相和少量β相組成。該合金具有較高強(qiáng)度、良好的成型性能和焊接性能,通常用板材沖壓加工成薄壁型零件,并經(jīng)過焊接制成飛機(jī)蒙皮及前進(jìn)氣罩帽等構(gòu)件,已在航空航天工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

?????? TC1TC2均屬于Ti-Al-Mn系α+β型鈦合金,在室溫平衡狀態(tài)下由α相和少量β相組成。該合金具有較高強(qiáng)度、良好的成型性能和焊接性能,通常用板材沖壓加工成薄壁型零件,并經(jīng)過焊接制成飛機(jī)蒙皮及前進(jìn)氣罩帽等構(gòu)件,已在航空航天工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。TC1TC2鈦合金在化學(xué)成分上的主要差異是α相穩(wěn)定元素Al的含量不同,其中TC1鈦合金的Al含量約為2%,而TC2鈦合金的Al含量則為4%左右。作為一種航空結(jié)構(gòu)材料,各種類型的疲勞失效是其在服役期間的主要破壞形式之一。因此,人們針對(duì)鈦合金的疲勞行為進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,確定了顯微組織、加工處理等因素對(duì)一些商業(yè)化鈦合金的疲勞性能及疲勞斷裂行為的影響規(guī)律。然而,關(guān)于TC1TC2鈦合金的疲勞行為特別是高溫疲勞性能方面的研究則鮮見報(bào)道?;诖耍疚闹饕芯苛?/span>TC1TC2鈦合金熱軋板材在不同實(shí)驗(yàn)溫度下的高周疲勞性能,總結(jié)了實(shí)驗(yàn)溫度對(duì)不同軋制方向的TC1TC2鈦合金板材高周疲勞性能的影響規(guī)律,并對(duì)兩種鈦合金在不同溫度下的高周疲勞性能進(jìn)行了比較,以期為兩種鈦合金板材在航空工業(yè)中的可靠應(yīng)用以及在相關(guān)結(jié)構(gòu)件的抗疲勞設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)所用材料為TC1TC2鈦合金熱軋板材,其厚度為5mm。將TC1合金板材分別沿著平行于軋制方向(LD方向)和垂直于軋制方向(TD方向)加工成標(biāo)距長度15mm、寬度7mm、厚度5mm的疲勞試樣。為去除機(jī)械加工劃痕,確保試樣標(biāo)距及過渡弧部分的光潔度,采用不同粒度的砂紙對(duì)試樣標(biāo)距及過渡弧部分進(jìn)行磨光。所有疲勞試驗(yàn)均在最大加載能力為±50kNPLD-50型電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。采用軸向拉-拉應(yīng)力控制模式,應(yīng)力比R=0.1。實(shí)驗(yàn)環(huán)境為實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)空氣介質(zhì),實(shí)驗(yàn)溫度分別為25(室溫)、200300℃。所采用的波形均為三角波,采用的循環(huán)頻率為10Hz。各個(gè)實(shí)驗(yàn)均進(jìn)行至試樣斷裂時(shí)為止,且以斷裂時(shí)所對(duì)應(yīng)的循環(huán)周次作為相應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件下的疲勞壽命。
相同的最大循環(huán)應(yīng)力下,平行于和垂直于軋制方向的TC1TC2鈦合金板材的高周疲勞壽命均隨著實(shí)驗(yàn)溫度的升高而降低;實(shí)驗(yàn)溫度越高,平行于和垂直于軋制方向的TC1TC2鈦合金板材的疲勞極限則越低。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度相同時(shí),在相同的最大循環(huán)應(yīng)力下,平行于和垂直于軋制方向的TC2鈦合金板材的疲勞壽命均高于TC1鈦合金板材;不同實(shí)驗(yàn)溫度下,TC2鈦合金板材的高周疲勞壽命和疲勞極限均明顯高于相同軋制方向的TC1鈦合金板材。

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