TC4钛合金典型结构微动损伤行为及机理研究

发布时间：2020-06-10 23:25

【摘要】：TC4钛合金具有比强度高、耐高温、耐腐蚀等优良性能,在航空航天等领域得到了很多应用,但其抗微动损伤性能较差,制约了其应用和发展。核心部件涡轮发动机叶片榫结构接触部位经常发生微动损伤而导致断裂。目前国内外较常见的表面强化处理方式为喷丸和表面涂覆,但对于二者具体工艺参数的作用效果及机理还存在一定争论。本文基于自主设计的微动损伤试验装置,进行多组参数对比试验,总结分析了TC4钛合金在不同接触形式、不同表面处理状态以及不同微动参数条件下的微动损伤行为规律,并将其应用到TC4钛合金榫结构件试验中。所得结果具有一定指导和参考价值,具体研究结果表明:喷丸处理试样在微动行为中表现出较弱的粘着倾向。喷丸处理对TC4钛合金微动磨损行为的影响随着喷丸强度参数变化呈波动性。在不同的试验条件下存在最优喷丸强度参数,本试验中,0.20mmA喷丸强度参数表现较好,且应用到榫结构件疲劳试验中,发现0.20mmA喷丸强化能够明显提高榫结构件疲劳寿命。对于线/面和面/面接触形式来说,当微动参数趋向滑移状态时,0.20mmA喷丸强度处理试样微动磨损程度较未喷丸磨光态试样更轻,即表现出一定的抗线/面、面/面接触形式微动磨损性能;在微动参数倾向于粘着状态,即微动位移幅值相对于法向压力较小时,0.20mmA喷丸强度处理试样微动磨损程度较未喷丸磨光态试样未见明显减轻,此时喷丸处理并不能提高TC4钛合金抗线/面、面/面接触形式微动磨损性能。对于点/面接触形式,在试验参数范围内,0.20mmA喷丸处理并未对TC4钛合金微动抗性有明显改善效果,在某些参数下甚至表面出磨损加剧的现象。CuNi In涂层的使用能够有效地延缓摩擦副基体的接触,涂覆在0.20mmA喷丸处理的TC4基体上也较为紧密。在本文的对比试验中,表面涂层均未磨穿,起到了保护基体的作用。本文研究还发现CuNi In涂层的微动磨损机理较为特别。涂层质地较软,表面微凸体在法向压力和位移作用下被反复切削填入周围凹坑并被压实形成平整的磨痕形貌,在接触应力作用下,裂纹萌生扩展导致材料剥落进而形成新起伏,如此反复的磨平起伏到材料剥落的过程形成了其特殊的磨损机制。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG146.23

【参考文献】

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本文编号：2707020