收藏本站
《四川大学》 2003年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

含氢的新型钛合金的疲劳行为研究

何晓  
【摘要】: 本文介绍了前人在疲劳理论方面的研究成果,重点论述了近年来有关氢对钛合金疲劳性能的影响方面的理论和实验研究进展,在此基础上,研究了氢对两种新型钛合金Ti-2Al-2.5Zr和Ti-4Al-2V静拉伸性能和疲劳性能的影响,并考察了频率和载荷比对含氢的两种材料的影响规律,讨论了氢在动态载荷和静态载荷下对裂纹扩展的影响程度,提出了氢影响疲劳性能的微观机理,建立了相关的几何模型和数学模型。 实验采用厚度2.0mm的退火薄板,根据应用要求将试样分为自然含氢量、充氢100μg/g、150μg/g和270μg/g四组,用漏斗形试样测定了氢对疲劳形变和疲劳裂纹萌生的影响曲线,用CT(紧凑拉伸)试样测定氢对疲劳裂纹扩展速率da/dN的影响曲线,并对试样进行了金相观察、TEM分析和断口分析。 研究表明,充氢对Ti-2Al-2.5Zr合金的抗拉强度和屈服强度基本没有影响,但可使Ti-4Al-2V合金的强度提高约16%,充氢使两种材料的断面收缩率明显下降。 Ti-2Al-2.5Zr合金充氢后使疲劳裂纹萌生寿命大幅下降,自然含氢量的材料具有最高的疲劳寿命。疲劳载荷较大时,氢含量在100~270μg/g内变化对疲劳裂纹萌生寿命几乎没有影响,疲劳载荷较小时,氢含量越高,疲劳寿命越低。氢对Ti-4Al-2V合金疲劳寿命的影响较小,在较大疲劳载荷下,氢含量在100~280μg/g内变化对疲劳裂纹萌生寿命影响微弱,但明显高于自然含氢量的材料的疲劳寿命,这是由于充氢使这种材料的屈服强度提高的缘故。疲劳载荷较小时,与Ti-2Al-2.5Zr合金类似,氢含量越高,疲劳寿命越低。 氢含量对Ti-2Al-2.5Zr和Ti-4Al-2V合金疲劳裂纹扩展速率有明显影响。对Ti-2Al-2.5Zr合金,氢含量越高,裂纹发生失稳快速扩展时应力强度因子越低,这是由于氢化物降低了材料的断裂韧性;对Ti-4Al-2V合金,含氢280μg/g时 裂纹的近门槛扩展速率最低,这主要是由于固溶氢原子促进了材料局部塑性变 形,使塑性诱发的裂纹闭合效应显著。氢含量对两种材料的疲劳裂纹稳态扩展 速率没有影响。 频率在3一15Hz变化时对充氢的Ti一4AI一ZV材料的疲劳断裂累积形变量和疲 劳寿命有影响,但对自然含氢量材料没有明显的影响。当充氢11609/g时,频 率升高,循环总应变量降低,疲劳寿命提高。这与氢原子促进材料塑性变形机 制有关。 载荷比对Ti一 ZAI一2.52:材料的循环形变和疲劳寿命有明显影响。较高的载荷 比使材料在疲劳历程中的塑性变形速率下降。载荷比越高,氢对材料疲劳寿命 的不利影响越大。 通过对比含氢110pg/g的Ti一ZAI一2.szr材料静载延迟断裂特性,发现在相 同氢含量下氢对动态加载和静态加载下的裂纹扩展速率的影响程度不同,在静 态加载下发生典型的氢原子的扩散聚集和在裂纹尖端析出氢化物的过程,从而 发生氢致延迟断裂;而在疲劳载荷下氢的影响远远弱化,这主要是因为疲劳载 荷对材料的累积损伤掩盖了氢的影响。 总的来说,对于这两种新型钦合金,氢对疲劳性能有较为明显的影响,但 氢对两种材料的微观作用模式有区别。对Ti‘ZAI一2.52:材料,固溶氢原子的含量 很少而氢化物的含量较大,因而氢化物的影响占主导;对Ti一4AI一ZV材料则相反, 固溶氢原子的含量较大而氢化物的含量很少,因而固溶氢原子的影响占主导。
【学位授予单位】:四川大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG115

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈勃;刘建中;王浩伟;叶序彬;;腐蚀预损伤铝合金的疲劳行为研究进展[J];失效分析与预防;2011年03期
2 尹树明;赵述哲;成泰民;;等通道转角挤压处理的镁合金AZ31的低周疲劳行为[J];轻金属;2011年08期
3 张小强;王栋;张健;楼琅洪;;应变速率对一种无铼单晶高温合金低周疲劳性能的影响[J];材料研究学报;2011年03期
4 ;[J];;年期
5 ;[J];;年期
6 ;[J];;年期
7 ;[J];;年期
8 ;[J];;年期
9 ;[J];;年期
10 ;[J];;年期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 朱晓飞;张广平;;Cu-Ta多层薄膜疲劳行为及其尺寸效应[A];第十五届全国疲劳与断裂学术会议摘要及论文集[C];2010年
2 何国求;莫德锋;;Si颗粒对A319铸造铝合金疲劳行为的影响[A];第十五届全国疲劳与断裂学术会议摘要及论文集[C];2010年
3 肖文刚;郭志峰;郭丽敏;何志华;王浩;;纤维缠绕金属内衬压力容器的疲劳行为分析[A];中国硅酸盐学会2003年学术年会论文摘要集[C];2003年
4 陈洪军;蔡力勋;罗海丰;;不锈钢、钛合金材料单轴应力循环与疲劳行为交互作用研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
5 郭伟彬;何玉怀;苏彬;;某发动机涡轮盘的低周疲劳行为[A];第十届全国青年材料科学技术研讨会论文集(C辑)[C];2005年
6 刘宇杰;高庆;罗艳;;304不锈钢高温多轴时相关低周疲劳实验研究[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年
7 张春宝;陈富林;马轩祥;;Ti75合金对人成骨细胞的生长及功能分化的影响[A];中华口腔医学会第三次全国口腔修复学术会议论文集[C];1997年
8 皇甫强;于振涛;牛金龙;张亚峰;贺新杰;麻西群;郑玉峰;梁栋科;;新型钛合金血管内支架研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(5)[C];2007年
9 刘维维;唐定中;李嘉荣;刘世忠;韩梅;;第二代单晶高温合金DD406(DD6)低周疲劳行为[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年
10 沈彬;刘宏葆;孔孛;毛协民;李重河;周星;朱明;蒋留全;;钛精密铸造用hBN-Y_2O_3复合型壳的制备工艺[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李有观;日本研制的新型钛合金[N];中国有色金属报;2002年
2 刘斌;西北院新型钛合金及生物涂层技术取得进展[N];中国有色金属报;2007年
3 晓斌;新型钛合金及其生物涂层技术取得突破[N];中国有色金属报;2007年
4 李源源;七○一所研制成功新型钛合金球鼻艏[N];中国船舶报;2006年
5 苏鸿英 译;全球钛材料应用不断扩大[N];中国有色金属报;2007年
6 晓斌;新型钛合金高尔夫球杆制成[N];中国有色金属报;2005年
7 苏鸿英;美国ATI公司开发一种新型钛合金[N];中国有色金属报;2005年
8 石丽晖;宝钛股份:能否续演高增长“神话”?[N];上海证券报;2006年
9 陈岩;宝钛股份乘“钛”腾飞[N];中国有色金属报;2007年
10 刘友存;住友金属开发出新型高科技工艺和产品[N];中国冶金报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何晓;含氢的新型钛合金的疲劳行为研究[D];四川大学;2003年
2 廖红卫;钢丝绳的疲劳行为特征与损伤机理研究[D];武汉理工大学;2006年
3 周明哲;航空用2E12合金热处理工艺与疲劳行为的相关基础问题研究[D];中南大学;2010年
4 陈峰;外延Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_3单晶薄膜的制备与性能研究[D];中国科学技术大学;2008年
5 刘敬松;FRAM铁电材料的微结构与电性能研究[D];电子科技大学;2005年
6 范志超;压力容器用钢16MnR中温应力控制下的低周疲劳行为及寿命评估技术研究[D];浙江大学;2003年
7 车欣;Al-Si-Cu-Mg-(RE)系铸造铝合金的疲劳行为及其损伤机理[D];沈阳工业大学;2011年
8 武艳军;AZ31镁合金疲劳行为研究[D];南京理工大学;2012年
9 李贵军;特种压力容器用钢2.25Cr1Mo的中温低周疲劳行为及寿命评估技术的研究[D];浙江大学;2004年
10 房大然;等通道转角挤压(ECAP)铝合金的力学性能和断裂行为[D];天津大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 金宜振;TC4-DT钛合金电子束焊接接头拉伸与疲劳行为及机理研究[D];武汉理工大学;2012年
2 张勇;新型钛合金人工腰椎间盘的生物力学研究[D];中国医科大学;2006年
3 白彧;挤压变形AZ91镁合金的力学行为研究[D];沈阳工业大学;2006年
4 马新平;电镀铜薄膜缺口件疲劳断裂特性与寿命预测研究[D];北京工业大学;2008年
5 李明山;等通道转角挤压制备超细晶铜的疲劳性能[D];西安建筑科技大学;2008年
6 牛清勇;反应堆材料的棘轮与疲劳行为研究[D];西南交通大学;2003年
7 贾志宁;超硬涂层材料滚动接触应力场数值分析[D];燕山大学;2004年
8 车欣;Al-Mg-RE系变形铝合金的显微组织及力学性能[D];沈阳工业大学;2007年
9 项宏福;TiAl基合金的疲劳行为及其断裂机理研究[D];辽宁工程技术大学;2002年
10 梁云虹;物理场对铸造热作模具钢微观组织和热疲劳行为的影响[D];吉林大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026