高温热暴露对γ-TiAl基合金Ti-46Al-5Nb-1W表面微裂纹萌生行为与疲劳寿命的研究

发布时间：2018-12-06 16:39

【摘要】：本文研究了中等强度的粗晶粒γ-TiAl合金Ti-46Al-5Nb-1W(at.%)在三种热暴露状态(无热暴露,整体热暴露,单独热暴露+表面氧化)下的四种不同最大受力面样品的高周疲劳性能,系统考察了应力集中,表面缺陷,表面氧化以及内部显微组织脆化对疲劳性能的影响；同时对合金在700℃,10 kh过程中的氧化行为进行了探究与分析。研究发现：虽然绝大多数样品在σmax(最大断裂应力)σ0.2(0.2%条件屈服强度)的条件下进行疲劳,但是在此粗晶粒合金中,层片晶团尺寸变化幅度大,在粗大的层片晶团内,特别是在其软位向的层片上,容易出现σmaxσ0.2的局部异常情况,导致早期屈服并诱发裂纹萌生。表面质量的改善对此中等强度粗晶粒合金Ti-46Al-5Nb-1W疲劳强度的提高是极为有限的,其有益影响明显小于细晶粒合金。长时间的整体热暴露会使内部组织发生具有正面效应的热暴露强化和负面效应的热暴露组织脆化,但热暴露引起的释氧脆化和组织脆化在合金Ti-46Al-5Nb-1W中并不明显。而整体热暴露能使铸态α2/γ层片间的应力集中降低,晶界和相界的偏聚减缓,内在缺陷和微裂纹钝化,这些强化效应大于热暴露引起的组织脆化效应。除了热暴露带来的正面和负面影响外,单独热暴露+表面氧化样品还会受到氧化对疲劳抗力的负面影响。单独热暴露+表面氧化会使线切割样品表层残余拉应力释放和消散,这对线切割样品的疲劳性能有一额外的有益影响,但会使喷丸样品表层的残余压应力释放和弛豫,对喷丸样品产生一额外的负面影响,电解抛光比喷丸更能有效地保持氧化抗力。对于V型缺口样品,缺口根部的实际受力都是σmaxσ0.2的状态,均高于材料的条件屈服强度,会在缺口根部产生塑性变形,导致根部的屈服强化,从而表现出较低的缺口敏感性。合金在700℃的高温大气环境中,会形成以TiO2和A1203为主的混合疏松氧化膜。随着氧化时间的延长,氧化物逐渐由颗粒状粗化为棒状,长针状。表面氧化物会使改善型表面,特别是喷丸表面样品的疲劳性能大幅度衰减,通过电解抛光改善表面光洁度可以有效提高氧化抗力。
[Abstract]:In this paper, the medium strength 纬-TiAl alloy Ti-46Al-5Nb-1W (at.%) has been studied in three kinds of thermal exposure states (no thermal exposure, global thermal exposure). The effects of stress concentration, surface defects, surface oxidation and internal microstructure embrittlement on the fatigue properties of four samples with different maximum stress surfaces were investigated. At the same time, the oxidation behavior of the alloy at 700 鈩，

本文编号：2366330