时效处理对Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金疲劳性能的影响

发布时间：2020-05-22 20:35

【摘要】：在现有的各种类型钛合金中,亚稳β钛合金具有高比强度、良好的冷热加工性能和热处理强化效果,常被用来制作航空航天飞行器蒙皮、结构主框架以及特种紧固件等关键结构零部件,是制造以减重为目的并兼顾综合力学性能的负载承重结构件最理想的候选材料。本文主要针对自主开发的新型亚稳β钛合金Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe(wt.%)的疲劳性能开展研究工作,通过对热轧态和固溶时效态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金进行低周疲劳试验,并利用扫描电镜进行疲劳断口形貌观察,重点研究Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金的低周疲劳行为及断裂机制,以期为此类合金的实际工程应用提供可靠的理论依据。研究结果表明:在总应变控制的低周疲劳加载条件下,三种加工处理状态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金可表现出循环稳定以及循环软化现象。与热轧态合金相比,经过500°C时效4小时后,合金的循环变形抗力明显提高,但当时效温度为600°C时,合金的循环变形抗力虽有所下降,但仍高于热轧态合金。时效处理会降低Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金的低周疲劳寿命,500°C时效的T6态Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金的低周疲劳寿命要高于600°C时效的T6态Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金。三种加工处理状态合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间均呈现线性关系,并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式。此外,三种加工处理状态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金循环应力幅与塑性应变幅之间的关系可用指数定律描述。在总应变控制的低周疲劳加载条件下,三种不同加工处理状态的Ti-6Mo-5V-3Al-2Fe合金裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳样品表面,并以穿晶方式扩展。
【图文】：

表 2.1 合金成分Tab. 2.1Alloy composition合金元素 Mo V Al Fe Ti元素含量/wt.% 6 5 3 2 Bal.2.2 合金制备（1）合金熔炼熔炼原材料选用高纯海绵钛、纯 Mo、V-Al 中间合金、纯 Fe 和纯铝箔，，纯 Mo、V-Al 中间合金和纯 Fe 按照成分比例配置好后用铝箔包好，做成合金包。将合金包和高纯海绵钛在海绵钛专用液压机上进行致密化压制，获得尺寸为Φ50mm×200mm，重量为 1kg 的电极棒。采用真空自耗电极电弧炉，对电极棒进行熔炼获得重量为 2kg 的一次熔炼铸锭，将若干块一次熔炼铸锭再次进行二次熔炼获得重量为 10kg 的二次熔炼铸锭。通过两次熔炼有效控制铸锭成分的均匀性。获得的电极棒和二次熔炼铸锭如图 2.所示。

第 2 章 实验材料、设备及实验方法如图 2.2 所示。表 2.1 轧制工艺参数表Tab. 2.1 Rolling process parameters道次 入口厚度/mm 出口厚度/mm 开轧温度/℃第 1 道次 32 23 863第 2 道次 23 17 871第 3 道次 17 14 879第 4 道次 14 11 867第 5 道次 11 8 859第 6 道次 8 6 854
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V252.2;TG146.23;TG156.92

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本文编号：2676572