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TC21合金315℃高周疲劳光滑和缺口试样断口分析

虞忠良 , 赵永庆 , 周廉 , 孙军

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2007.07.013

开展了TC21研究合金光滑和缺口试样的315℃高周疲劳实验,并对疲劳断口进行详细观察,研究了缺口对TC21合金疲劳寿命的影响.结果表明,光滑和缺口试样的疲劳强度比值随循环寿命降低而降低;光滑试样的失稳疲劳裂纹长度随循环应力升高而降低;瞬断区所承受的断裂应力随循环应力升高而降低;这说明裂纹失稳决定试样的断裂,缺口试样断口有多个裂纹源,以缺口试样名义应力乘以应力集中因子与光滑试样的应力相等作为比较时,缺口试样主裂纹长度大于光滑试样的裂纹长度,缺口试样的裂纹扩展寿命更长.

关键词: TC21合金 , 缺口 , 疲劳断口 , 裂纹长度

缺口对TC21合金高周和低周疲劳的影响

虞忠良 , 赵永庆 , 周廉 , 孙军 , 曲恒磊

稀有金属材料与工程

研究了缺口对TC21合金在不同温度高周和低周疲劳强度的影响.疲劳试样为光滑和V型缺口(Kt=3)2种试样,疲劳载荷为应力控制,循环应力比为0.1,高周疲劳实验温度为315 ℃,低周疲劳实验温度为室温及400℃.结果表明,在循环应力较低,缺口根部未塑性变形时,缺口使疲劳强度明显降低.循环应力升高使缺口根部产生塑性变形时,缺口对疲劳强度影响降低,当循环应力升高使光滑试样失稳时,缺口试样的疲劳强度高于光滑试样的疲劳强度.断口的SEM分析表明,缺口试样的疲劳裂纹在缺口根部萌生,即使高周疲劳裂纹源也是多个.

关键词: TC21合金 , 缺口 , 高周疲劳 , 低周疲劳

TC21钛合金缺口疲劳试样的应力分布计算

虞忠良 , 赵永庆 , 周廉 , 孙军

稀有金属材料与工程

采用有限元程序计算TC21钛合金圆形缺口试样不同载荷下缺口根部的应力分布,以及循环载荷下缺口根部的循环应力比的变化.结果表明,缺口根部的轴向应力集中因子Kδ和应变集中因子Kε与载荷大小有关,但变化趋势不同.缺口根部区处于三向应力状态,尽管三向应力的最大值的位置随载荷变化而变化,但等效应力最大值在表面.根部位置切向应力与轴向应力的比值随着载荷的变化而变化.由于缺口根部的塑性变形,随载荷升高,缺口根部的应力比降低,当名义应力超过1100MPa时,应力比反而增加.在疲劳过程中,高循环应力时,缺口根部的应力比也有一定变化.

关键词: TC21合金 , 有限元 , 缺口

循环温度范围对Ti--6--22--22合金热机械疲劳行为的影响

虞忠良 , 李守新 , 刘羽寅 , 雷家峰

材料研究学报

采用拉压对称的机械应变控制, 研究了Ti-6-22-22合金在200~400℃和200~520℃两个温度范围的热机械疲劳(TMF)行为. 结果表明, 在200~400℃内, 同相和反相热机械疲劳寿命均高于400℃等温疲劳寿命; 在200~520℃范围, 反相热机械疲劳寿命明显低于520℃等温疲劳寿命. 在两个温度范围内, 热机械疲劳的循环应力都与相应等温疲劳的循环应力响应有关. 纵向剖面金相观察表明, 520℃时等温疲劳表面的裂纹更长. 循环温度范围扩大导致环境破坏作用增强是热机械疲劳具有明显破坏作用的原因.

关键词: 金属材料 , Ti-6-22-22 , thermo-mechanical fatigue , isothermal fatigue

TC21合金应力控制和应变控制的低周疲劳行为

虞忠良 , 赵永庆 , 周廉 , 孙军

稀有金属材料与工程

研究TC21合金应变控制和应力控制的低周疲劳行为.实验温度为室温,循环应变比和应力比均为0.1,载荷波形为三角波.结果表明,在应变疲劳的最初阶段,TC21合金循环拉应力时快速软化,循环压应力时快速硬化,随着循环进行软化和硬化速度降低.在整个循环阶段,软化速度与应变有关;背应力影响较小,摩擦应力一直在变化,循环应力的变化与摩擦应力有关.应力控制的低周疲劳结果表明,TC21合金循环蠕变明显,循环蠕变与应力大小有关,摩擦应力是影响循环蠕变的主要因素.

关键词: TC21合金 , 低周疲劳 , 摩擦应力 , 背应力 , 循环蠕变

表面处理对Ti--6--22--22合金高温疲劳

虞忠良 , 李守新 , 刘羽寅 , 张庆瑜 , 雷家峰 , 牟忠信

材料研究学报

采用喷丸和离子注入对Ti--6--22--22合金机械加工样品进行表面处理, 研究表面处理对Ti--6--22--22合金室温和高温疲劳寿命的影响. 结果表明, 喷丸和离子注入对材料疲劳$S$--$N$曲线的影响与实验温度有关. 喷丸和离子注入对Ti--6--22--22合金的室温疲劳强度影响较小, 400℃时的疲劳强度明显提高. SEM断口分析显示, 400℃长寿命疲劳后的表面处理样品裂纹在亚表面萌生.

关键词: 金属材料 , Ti-6-22-22 alloy , shot-peening , ion implantation , S-N curves

循环温度范围对Ti-6-22-22合金热机械疲劳行为的影响

虞忠良 , 李守新 , 刘羽寅 , 雷家峰

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.02.005

采用拉压对称的机械应变控制,研究了Ti-6-22-22合金在200～400℃和200～520℃两个温度范围的热机械疲劳(TMF)行为.结果表明,在200～400℃内,同相和反相热机械疲劳寿命均高于400℃等温疲劳寿命;在200～520℃范围,反相热机械疲劳寿命明显低于520℃等温疲劳寿命.在两个温度范围内,热机械疲劳的循环应力都与相应等温疲劳的循环应力响应有关.纵向剖面金相观察表明,520℃时等温疲劳表面的裂纹更长.循环温度范围扩大导致环境破坏作用增强是热机械疲劳具有明显破坏作用的原因.

关键词: 金属材料 , Ti-6-22-22合金 , 热机械疲劳 , 等温疲劳 , 同相 , 反相

表面处理对Ti-6-22-22合金高温疲劳寿命的影响

虞忠良 , 李守新 , 刘羽寅 , 张庆瑜 , 雷家峰 , 牟忠信

材料研究学报 doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2004.05.004

采用喷丸和离子注入对Ti-6-22-22合金机械加工样品进行表面处理,研究表面处理对Ti-6-22-22合金室温和高温疲劳寿命的影响.结果表明,喷丸和离子注入对材料疲劳S-N曲线的影响与实验温度有关.喷丸和离子注入对Ti-6-22-22合金的室温疲劳强度影响较小,400℃时的疲劳强度明显提高.SEM断口分析显示,400℃长寿命疲劳后的表面处理样品裂纹在亚表面萌生.

关键词: 金属材料 , Ti-6-22-22合金 , 喷丸 , 离子注入 , S-N曲线

Ti-62222合金的热机械疲劳行为

虞忠良 , 李守新 , 雷家峰 , 刘羽寅

金属学报 doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2002.z1.085

研究了Ti-62222合金在200-400℃内不同机械应变幅的热机械疲劳(TMF)行为和等温疲劳(IF)行为.结果表明,200℃的IF寿命高于400℃的IF寿命,同相位的TMF寿命高于反相位的TMF寿命.IF寿命与TMF寿命对比,同相位的TMF寿命高于200℃的IF寿命,反相位的TMF寿命高于400℃的IF寿命.在不同应变幅下,TMF应力响应曲线和IF应力响应曲线不同.SEM断口和纵向剖面金相观察表明,穿晶断裂是主要破坏方式.

关键词: Ti-62222合金 , 等温疲劳 , 热机械疲劳 , 同相 , 反相

《纳米功能涂料》（童忠良编著）等

电镀与涂饰

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