SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料的疲劳行为及损伤演化研究

稀有金属材料与工程, 2014, 43(9): 2049-2054.

SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料的疲劳行为及损伤演化研究

冯广海 ^1, , 杨延清 ^2, , 李健 ^3, , 罗贤 ^4, , 黄斌 ^5, , 孙庆 ^6, , 吴晨 ^7, , 陈彦 ^8,

1.西北工业大学国家凝固技术重点实验室,陕西西安710072

2.西北工业大学国家凝固技术重点实验室,陕西西安710072

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6.西北工业大学国家凝固技术重点实验室,陕西西安710072

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8.西北工业大学国家凝固技术重点实验室,陕西西安710072

基金项目: National Natural Science Foundation of China (51071122,51271147,51201134,51201133)

关键词： SiC纤维 , 钛基复合材料 , 疲劳行为 , 疲劳损伤演化

Fatigue Behavior and Damage Evolution of SiC Fiberreinforced Ti-6Al-4V Alloy Matrix Composites

Keywords： SiC fiber , titanium matrix composites , fatigue mechanism , fatigue damage evolution

研究SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Fi-6Al-4V)室温疲劳行为和损伤演化机制.疲劳试验条件:载荷控制、应力比0.1和加载频率10 Hz.采用疲劳断裂试验建立最大加载应力为600～1200 MPa内SiCf/Ti-6A1-4V的S-N曲线.采用疲劳中止试验以及SEM显微分析研究应力水平对SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤演化的影响.结果表明,SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤萌生模式与演化过程与应力水平密切相关.在高应力水平(Smax=1000 MPa),纤维开裂是主要损伤萌生模式.一旦2或3根纤维断裂后,纤维裂纹和基体裂纹开始联接并形成宏观扩展裂纹.在中等应力水平(Smax=800 MPa),基体裂纹萌生与扩展是主要损伤模式.多条基体裂纹萌生于试样外表面棱边和离外表面附近试样内部开裂的纤维基体界面处.基体裂纹均沿垂直于加载方向扩展,且大部分纤维未断裂并纤维桥接基体裂纹.在低应力水平(Smax=600 MPa),仅在C涂层和界面反应层之间和C涂层内部观察到局部界面脱粘现象.

参考文献

[1]	LI Jian-kang,YANG Yan-qing,YUAN Mei-ni,LUO Xian,LI Li-li.Effect of properties of SiC fibers on longitudinal tensile behavior of SiCf/Ti-6Al-4V composites[J].中国有色金属学会会刊（英文版）,2008(03):523-530.
[2]	Thomas MP. .Load controlled low cycle fatigue of [0](8) Sigma fibre reinforced titanium matrix composite[J].Journal of Materials Science,2002(14):3075-3084.
[3]	Brindley PK.;Bartolotta PA. .FAILURE MECHANISMS DURING ISOTHERMAL FATIGUE OF SIC/TI-24AL-11NB COMPOSITES[J].Materials Science & Engineering, A. Structural Materials: Properties, Misrostructure and Processing,1995(1/2):55-67.

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