表面质量和高温热暴露对γ-TiAl合金疲劳性能的影响

发布时间：2018-08-18 10:21

【摘要】：本文研究了低、中、高三种强度的γ-TiAl合金:Ti-48Al-2Cr-2Nb-1B(2Cr-2Nb),Ti-46Al-8Ta(8Ta)和 Ti-44Al-4Nb-4Hf-0.2Si-1B(4Nb-4Hf)在无热暴露、整体热暴露(无表面氧化)和单体热暴露+氧化(700℃C+10000h)三种状态下,电解抛光和电解抛光+喷丸两种表面优化工艺对室温疲劳强度的影响。并分析其对疲劳性能的影响机制。研究发现,在无热暴露时,由于引入表面压应力层,三种合金的电解抛光+喷丸表面的疲劳性能均优于单一的电解抛光表面的疲劳性能。其增加百分比与合金强度有正向关系,强度越高的合金,增加百分比越大。在整体热暴露过程中,合金内部会发生两种效应影响疲劳性能。一是长期700℃热暴露导致一种类似退火的有益效应,引起内部组织的内应力弛豫,偏聚弱化,缺陷钝化,致使疲劳微裂纹萌生抗力增加,是一种热暴露增强效应。二是α2层片的分解和α2→β(B2+ω)相变,α2分解导致"释氧脆化",较多的B2+ω形成导致"相变脆化",对疲劳裂纹萌生抗力是一种负面效应。对于合金2Cr-2Nb和4Nb-4Hf,增强效应强于脆化效应,两种表面处理工艺试样整体热暴露后疲劳强度都有所增强。其中组织分解少,脆化效应低的低强度合金2Cr-2Nb疲劳增强更为明显。单个试样的热暴露+氧化过程中,上述两种对立效应仍然在起作用,但引入了表面氧化这个对疲劳抗力不利的因素。研究显示,相对于无热暴露状态,单一电解抛光处理的低强度合金2Cr-2Nb和高强度合金4Nb-4Hf在热暴露+氧化后仍然显示出疲劳强度的提高,这说明,这两种合金的有益热暴露增强效应足够强大,足以抵消热暴露过程中的脆化效应;而中等强度合金8Ta则表现出热暴露脆化,脆化效应占主导作用。两种优化表面会发生氧化,但电解抛光表面的抗氧化能力强于电解抛光+喷丸表面,而且电解抛光+喷丸表面还出现一个额外的有害因素,即喷丸所形成的表面压应力和形变硬化减弱,这对合金的疲劳抗力产生不利影响。研究发现,高、低两种强度的合金在经历单体热暴露+氧化后,电解抛光表面疲劳强度有所增强,电解抛光+喷丸表面疲劳强度有所减弱。中强度合金8Ta则是电解抛光表面和电解抛光+喷丸表面的疲劳强度都有所降低。
[Abstract]:In this paper, the low, medium and high strength 纬 -TiAl alloys, Ti-48Al-2Cr-2Nb-1B (2Cr-2Nb), Ti-46Al-8Ta (8Ta) and Ti-44Al-4Nb-4Hf-0.2Si-1B (4Nb-4Hf), have been studied under three kinds of conditions, I. e., heat exposure (without surface oxidation) and thermal oxidation of monomers (700 鈩，

本文编号：2189169