热处理对损伤容限型TC4钛合金疲劳性能的影响

7 1

d/ N的值后， ad根据实验结果， d/ N及 A对 ad K分别取对数，并作出 l(a d - l K曲线， g d/ N) g A如图2所示。

d/ N=1 ad 0

( K)豫 a

( )0￣/ h C+ 5"/ h b 90 lA C 501 4 3

d/ N= 0 r K ad 1一 a )蝴 ( )9%/ h C+ 5￣/h 50 4 C堇c95 lA岔萋d d a 0 ( 蛳粕/ N=1唧△ )-

枷

通过实验数据可以看出，疲劳裂纹扩展单位长度时， 经过 95/ h C+ 5℃/ h 9 o lA 50 4处理得到的试样裂纹尖端的 C应力场强度因子的变化较小。从裂纹的扩展路径来看，经 95C lA 50=4 9￣/ h C+ 5a/h工艺处理的试样中， I裂纹扩展路

径比较曲折，起伏较大，疲劳裂纹曲折向前扩展的情况，并且主裂纹逐渐产生分支，形成二次裂纹向前扩展( 3,图 )同时二次裂纹又能生出许多幼小裂纹，变成不扩展裂纹。图1 a N曲线 -

经 9o l C+ 5￣/ h 0℃/ hA 50C 4工艺处理后，其裂纹扩展路径

整体上较为平坦。这是因为通过 95/ hA 50/ h 9 o l C+ 5￣ 4 C C以 Prs ai

处理得到魏氏组织，魏氏组织具有粗大的原始 B晶粒，在原始 p晶界上有连续的相， p晶粒内为片状的束域， 片间为相，其中裂纹只能穿过与扩展方向一致的平行

提出的疲劳裂纹扩展速

率与强度因子变化范围的关系为实验研究的理l _ 2 l - 4 1 . 6 1 . 8 20 . 22 .

束域，而每个仅束域的位相均不一样，以裂纹扩展至集所束边界时，将产生停滞并且被迫改变方向，使其扩展路径更曲折，断面更粗糙，消耗能量更多；另一方面，在魏氏组织中，当裂纹尖端应力集中较大时，主裂纹可以产生分支以使应力集中得到缓解，即产生垂直于主裂纹平面的二次裂纹，这种二次裂纹也要消耗较多的能量。因此魏氏组织的疲劳陛能显示出优越性。l (慨 gd l n )

论依据， 即：d/ N= ( K ad C a

( )原试始样ld/N一g 曲线 a g ad ) lAK (

式中： a为裂纹长度；Ⅳ为一

.,- l0

加载循环次喜数；a d d/ N为

疲劳扩展速率 (m/ y m c-c )A

l,K为裂 e r纹尖端应力场强度因子的变化；和 C

莹枷

图3两种不同热处理状态下裂纹扩展路径

在 K K 20B扫描电子显微镜上对疲劳裂纹断口 Y Y 80 鲁… 进行观察。图 4图 5分别为 90 l C+ 5℃/ h和、 0℃/ hA 5O 495/hA 50 4处理后试样裂纹扩展速率断口的 9 c l C+ 5%/ h cS M照片。 E

n为与试验条

件 (境、环频

率、度、温应的两个材料

重 。

力等有毳比 )关常数。根据l( gd ) 一

图 4为原始试样裂纹扩展速率断口形貌照片。图 4 () a为预裂区断口形貌，微观断口由一些解理面构成，可以

一 5 . 5J‘ 。 j _ 2 4 l .

1 9

2。

看见少部分“楼梯状”的解理台阶。图4 b稳态扩展区的 ()断口形貌，以看到微观断口的解理面增多，可并产生了许

kd f MP a m 1

l K试验曲 g a线的截距及() a原始试样

() 0固时处后样，) AKI线。9 o溶效理试 l d l￣ 0c Ng一

图 ld d)g K 2 g a N l△ (/一

多平行的疲劳条带。对稳态扩展区形貌进行局部放大。在片层组织上出现高低不平的解理面和解理台阶，片层间并出现了许多二次裂纹，向材料内部延伸，其断裂方式为解理断裂和条带循环机制共存。图 4 d为失稳扩展区的 ()

斜率可求得 c f、值。并得出三种试样的 Pr公式。 t . as i