应力比对TA11钛合金超高周疲劳性能的影响

【作者】 杨昆； 黄志勇； 何超； 刘永杰； 李久楷； 王清远；

【机构】 四川大学建筑与环境学院； 四川大学空天学院； 成都大学建筑与土木工程学院；

【摘要】 采用超声加速疲劳实验装置,研究了应力比对应用于低压涡轮叶片的钛合金(Ti-8Al-1Mo-1V)的超高周疲劳性能。结果发现,用应力幅值和最大应力分别表示的S-N曲线在三个应力比下均呈现连续下降型。随着应力比的增加,内部萌生诱发失效的概率显著升高。正应力比激活了小平台引发疲劳裂纹萌生机制,一个表面或者内部失效的竞争行为存在于应力比0.1到0.5之间。基于对断口形貌的观察和定量分析,揭示了断口各个区域对应的4个不同疲劳阶段和各个阶段的裂纹扩展速率及其寿命,发现正应力比下的超高周疲劳断裂分为以下4个过程:1、由小平台诱发的疲劳裂纹萌生过程;2、受材料微观结构影响的缓慢扩展过程;3、与材料微观结构无关的快速扩展过程;4、瞬断过程。通过计算疲劳裂纹扩展寿命,在超高周范围内,发现应力比对超高周疲劳下的扩展寿命没有影响,扩展寿命约占总寿命的3%,扩展寿命中受材料微观结构影响的寿命占扩展总寿命的95%以上。更多还原