损伤容限型TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展速率研究

发布时间：2017-05-13 05:04

  本文关键词：损伤容限型TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展速率研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对我国××战斗机的应用背景及损伤容限型高性能材料设计发展的需求,西北有色金属研究院和北京航空材料研究院研制出了具有自主知识产权的新型中强损伤容限型TC4-DT钛合金。裂纹扩展速率作为损伤容限设计一个重要指标,以及表征材料损伤容限性能的重要方面,有必要对其开展较为深入的研究。本文重点研究了取样方向、微观组织、应力比和试样尺寸对da/dN的影响规律和作用机理。通过光学金相组织观察、裂纹扩展路径分析、扫描断口分析等方法,探讨了合金的裂纹扩展机理。研究主要结果如下: (1) 在低△K区,da/dN对组织比较敏感,T-L方向的da/dN比L-T方向快;随着△K的增大,疲劳裂纹扩展到Pairs区,对组织不敏感,两个方向的da/dN趋于一致。在Pairs区,T-L方向、L-T方向及45°方向的裂纹扩展速率非常接近,表明该区域取样方向对da/dN影响不大。 (2) 在本实验给定条件下,细片层编织状魏氏组织的da/dN粗片层平直状魏氏组织的da/dN等轴或双态组织的da/dN:细针编织状魏氏组织的抗疲劳裂纹扩展能力最好。 (3) 在相同实验条件下,试样厚度越大、应力比越小,疲劳裂纹扩展速率越低。 (4) 裂纹在双态组织中扩展,既能以绕过又能以直接切过初生α相的方式扩展。裂纹在片层组织中扩展时,既能沿束域边界或平行于α/β条向前扩展,又能垂直或与α/β条成一定角度(45°,60°)切断α、β相片层扩展;预裂区和快速扩展区主要是以微区解理断裂为主,稳态扩展区主要是以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在微区解理断裂机制。 (5) 经过误差及相关系数分析得到了分段描述裂纹扩展速率的较理想Pairs方程为:
【关键词】：损伤容限型钛合金 TC4-DT 裂纹扩展速率 机理 描述方程
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG115.5
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-7
• 本论文的主要创新和贡献7-8
• 目录8-10
• 第1章 文献综述10-22
• 1.1 疲劳裂纹扩展速率研究10-17
• 1.1.1 da／dN的提出10
• 1.1.2 da／dN的工程意义10-11
• 1.1.3 da／dN的测试11-12
• 1.1.4 da／dN的曲线描述12
• 1.1.5 疲劳裂纹扩展的数学模型12-13
• 1.1.6 疲劳裂纹扩展的物理模型13-14
• 1.1.7 裂纹体的断裂模式14-15
• 1.1.8 裂纹扩展机制研究15
• 1.1.9 裂纹闭合效应15-16
• 1.1.10 小裂纹现象16
• 1.1.11 影响da／dN的因素16
• 1.1.12 降低da／dN的途径16
• 1.1.13 疲劳裂纹扩展寿命的估算16-17
• 1.2 Ti-6Al-4V合金简介17-20
• 1.2.1 Ti-6Al-4V合金的发展17-18
• 1.2.2 国内外Ti-6Al-4V合金的主要应用18-20
• 1.3 Ti-6Al-4V合金疲劳裂纹扩展行为研究20
• 1.4 本论文的研究内容及意义20-22
• 1.4.1 选题的背景及研究意义20-21
• 1.4.2 研究内容21-22
• 第2章 实验材料与方法22-26
• 2.1 实验材料22
• 2.2 固溶及时效处理22-23
• 2.3 显微组织观察23
• 2.4 室温拉伸实验23
• 2.5 平面断裂韧性测试23
• 2.6 疲劳裂纹扩展速率研究23-25
• 2.6.1 裂纹扩展速率的方向性研究23-24
• 2.6.2 显微组织对裂纹扩展速率的影响24
• 2.6.3 裂纹扩展速率的尺寸效应24
• 2.6.4 应力比R对裂纹扩展速率的影响24
• 2.6.5 裂纹扩展速率测试24-25
• 2.7 断口扫描电镜观察(SEM)25
• 2.8 维氏硬度测试(Hv)25-26
• 第3章 金相组织与室温力学性能研究26-33
• 3.1 具体实验过程26
• 3.2 金相组织26-28
• 3.2.1 加工态金相组织26-27
• 3.2.2 热处理态金相组织27-28
• 3.3 室温力学性能研究28-30
• 3.4 拉伸断口观察30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第4章 疲劳裂纹扩展速率影响因素的讨论33-44
• 4.1 取样方向对疲劳裂纹扩展速率的影响33-37
• 4.2 显微组织对疲劳裂纹扩展速率的影响37-40
• 4.3 试样厚度对疲劳裂纹扩展速率的影响40-41
• 4.4 应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响41-42
• 4.5 本章小结42-44
• 第5章 疲劳裂纹扩展机理的讨论44-61
• 5.1 疲劳裂纹的形成44
• 5.2 疲劳裂纹扩展路径观察44-52
• 5.2.1 疲劳裂纹在双态组织中扩展44-49
• 5.2.2 疲劳裂纹在片层组织中扩展49-52
• 5.3 断口扫描电镜观察52-58
• 5.3.1 双态组织试样断口观察52-55
• 5.3.2 片层组织试样断口观察55-58
• 5.4 疲劳裂纹扩展机理的讨论58-59
• 5.5 本章小结59-61
• 第6章 疲劳裂纹扩展速率的数学描述61-68
• 6.1 用Pairs公式描述疲劳裂纹扩展速率61-64
• 6.1.1 Pairs公式简介61
• 6.1.2 Pairs公式对裂纹扩展速率的描述61-64
• 6.2用Zheng-Hirt公式描述疲劳裂纹扩展速率64-65
• 6.2.1 Zheng-Hirt公式简介64
• 6.2.2 Zheng-Hirt公式对裂纹扩展速率的描述64-65
• 6.3相对误差分析65-67
• 6.4本章小结67-68
• 结论68-70
• 参考文献70-75
• 攻读学位期间取得的主要成果75-79
• 发表论文75-77
• 专利77-78
• 撰写标准和规程78-79
• 致谢79-80
• 西北工业大学学位论文知识产权声明书80
• 西北工业大学学位论文原创性声明80

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 房卫萍;陈沦;史耀武;虞文军;毛智勇;唐振云;;损伤容限钛合金的研究进展及应用现状[J];材料工程;2010年09期

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3 叶红川;张雪华;曲恒磊;李辉;李付国;;两相区热处理对TC4-DT合金板材组织与性能的影响[J];金属热处理;2011年12期

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