含缺口TC21钛合金腐蚀疲劳性能分析

发布时间：2021-08-11 04:15

　　研究了TC21钛合金缺口试样在2种腐蚀环境（油箱积水、3.5%NaCl水溶液）与室温空气环境下的疲劳性能与断裂机理。并与光滑试样在室温空气环境下疲劳性能进行对比。结果表明,室温空气环境下,当2种试样疲劳寿命均达到5×105次循环时,缺口试样的循环应力值较光滑试样下降了52.7%;相同环境下随着应力水平降低,试样疲劳寿命增加;相同应力条件下,3.5%NaCl水溶液环境下试样疲劳寿命最低,油箱积水环境下次之,室温空气中TC21钛合金试样疲劳寿命最高;当应力较低时,差异更为显著。在腐蚀环境下,溶液中离子与金属原子发生电化学反应,加速了裂纹的萌生与扩展,3.5%NaCl水溶液中离子浓度较大,电化学反应更为剧烈。 

【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(08)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：6 页

【图文】：

TC21钛合金的原始组织

疲劳试样的尺寸

在油箱积水和3.5%Na Cl水溶液2种腐蚀环境对缺口试样进行了疲劳试验，试验结果如图3b所示，在同等应力下，试样在2种腐蚀环境下疲劳寿命均低于室温空气环境下，在3.5%Na Cl水溶液环境下寿命最低。循环应力越低，差异越显著。腐蚀环境对特定疲劳寿命下的循环应力影响可用循环应力降低比(σ空气-σ腐蚀环境)/σ空气来评价。当疲劳寿命为5×105次循环时，缺口试样在油箱积水和3.5%Na Cl溶液中循环应力分别为320和310MPa，因此，在2种腐蚀环境中的循环应力降低比（RRCS）值分别为8.5%和11.4%。试验件在空气环境下受到高应力疲劳载荷的作用时，组织内部发生较大的滑移变形形成挤出带，随着交变载荷的不断施加，位错数的累积导致应力集中的部分积累了高的边界能量，引起局部晶格的失配导致了裂纹的萌生和扩展，而在腐蚀环境下，滑移变形使化学活性较为活泼且未被氧化的钛暴露出来与腐蚀介质发生电化学反应，发生疲劳点蚀加剧局部应力集中，致使裂纹萌生更快[18]。在较低应力下，腐蚀介质作用时间较长，阴离子穿过钝化膜与钛发生电化学反应，新形成的腐蚀产物会再一次破坏钝化膜，与此同时交变应力也会破坏钝化膜的完整性。随着腐蚀的不断进行，最终会引起裂纹萌生。与仅受到交变应力作用的试件（室温空气环境下）相比，裂纹萌生和扩展更快。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3335430