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《沈阳工业大学》 2010年
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轧制态TC1和TC2钛合金板材的力学性能及变形与断裂机理的研究

吕伟  
【摘要】:钛合金是20世纪50年代发展起来的一种重要的金属结构材料,钛合金因具有比强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于航空航天、汽车、生物医学等领域,因此钛合金的开发应用引起了人们的高度重视。显然,针对钛合金合金的组织、结构与性能开展研究不仅可为钛合金的开发奠定理论基础,也可为钛合金结构件的安全设计和合理使用提供可靠的理论依据。同时作为任何工程结构材料,疲劳失效均是其主要的破坏形式之一。研究材料的疲劳行为不仅具有理论价值,而且也具有重要的工程实用价值。为此,本文主要针对不同轧制方向的TC1和TC2合金板材的拉伸行为和高周疲劳行为进行了研究,确定了试验温度和轧制方向对TC1和TC2合金板材的拉伸性能和疲劳性能的影响。 拉伸行为研究结果表明,TC1和TC2钛合金板材的拉伸性能表现出强烈的对试验温度的依赖性。两种轧制态合金的抗拉强度和屈服强度均随着试验温度的升高而降低,而合金的断裂伸长率则随着试验温度的提高而升高。轧制方向对两种合金板材拉伸性能的影响也较为规律。在相同的试验温度下,垂直于轧制方向的TC1和TC2合金板材的抗拉强度与屈服强度均分别高于平行于轧制方向的TC1和TC2合金板材;垂直于轧制方向的TC1和TC2合金板材的断裂延伸率则低于平行于轧制方向的TC1、TC2合金板材。同时通过对比TC1和TC2两种合金板材在相同的试验温度和轧制方向条件下的拉伸性能可以得知,在相同的试验条件下,TC2合金的抗拉强度与屈服强度高于TC1合金,而TC2合金的断裂伸长率则低于TC1合金。 高周疲劳行为研究结果表明,随着试验温度逐渐升高不同轧制方向的TC1和TC2合金板材的高周疲劳寿命和疲劳极限表现出较强的规律性。垂直以及平行于轧制方向的TC1和TC2合金板材的高周疲劳寿命和疲劳极限均随着温度的升高而降低。同时轧制方向对两种合金板材高周疲劳寿命和疲劳极限的影响却略有不同。就TC1合金板材而言,在相同试验温度条件下,垂直于轧制方向的TC1合金板材的高周疲劳寿命和疲劳极限均高于平行于轧制方向的TC1合金板材。对于TC2合金板材,当试验温度为25℃和200℃时,垂直于轧制方向的合金板材的疲劳寿命和疲劳极限均高于平行于轧制方向的合金板材,当试验温度为300℃时,垂直于轧制方向的合金板材在高循环应力区的疲劳寿命高于平行于轧制方向的TC2合金板材,而在低循环应力区的疲劳寿命则低于平行于轧制方向的TC2合金板材。在此试验温度下,平行于轧制方向的TC2合金板材的疲劳极限则略高于垂直于轧制方向的TC2合金板材。通过对TC1和TC2两种合金板材高周疲劳数据进行对比可以得知,在相同试验温度条件下,TC2合金板材的高周疲劳寿命和疲劳极限均高于具有相同轧制方向的TC1合金板材。 疲劳断口形貌的扫描电子显微分析结果表明,垂直以及平行于轧制方向的TC1和TC2合金板材在不同试验温度条件下的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。在不同温度及最大循环应力条件下,垂直于轧制方向的TC1和TC2钛合金板材疲劳变形后,位错组态呈现均匀分布、网状分布甚至会出现胞状结构等比较复杂的形态,而平行于轧制方向的TC1和TC2钛合金板材疲劳变形后,其微观结构中出现大量位错阵列,其对裂纹的萌生及扩展均有促进作用。
【学位授予单位】:沈阳工业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TG146.23

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 陈明;TC4钛合金及其喷丸处理后的微动损伤特性[D];大连理工大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【同被引文献】
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【相似文献】
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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