显微组织对TC4ELI合金疲劳裂纹扩展路径及扩展速率的影响

doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00155

金属学报

2010, Vol. 46

Issue (9): 1086-1092 DOI: 10.3724/SP.J.1037.2010.00155

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显微组织对TC4ELI合金疲劳裂纹扩展路径及扩展速率的影响

马英杰¹⁾, 李晋伟²⁾, 雷家峰¹⁾, 唐振云²⁾, 刘羽寅¹⁾, 杨锐¹⁾

1) 中国科学院金属研究所, 沈阳 110016
2) 中航工业北京航空制造工程研究所, 北京 100024

INFLUENCES OF MICROSTRUCTURE ON FATIGUE CRACK PROPAGATING PATH AND CRACK GROWTH RATES IN TC4ELI ALLOY

MA Yingjie¹⁾, LI Jinwei²⁾, LEI Jiafeng¹⁾, TANG Zhenyun²⁾, LIU Yuyin¹⁾, YANG Rui¹⁾

1) Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016
2) AVIC Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute, Beijing 100024

引用本文:

马英杰李晋伟雷家峰唐振云刘羽寅杨锐. 显微组织对TC4ELI合金疲劳裂纹扩展路径及扩展速率的影响[J]. 金属学报, 2010, 46(9): 1086-1092.
, , , , . INFLUENCES OF MICROSTRUCTURE ON FATIGUE CRACK PROPAGATING PATH AND CRACK GROWTH RATES IN TC4ELI ALLOY[J]. Acta Metall Sin, 2010, 46(9): 1086-1092.

全文: PDF(792 KB)

摘要:

利用SEM观察了疲劳裂纹在具有片层组织的TC4ELI合金中的扩展路径, 通过统计疲劳裂纹与α片层所呈的角度, 分析了α和 β两相晶体学取向对疲劳裂纹扩展路径的影响. 基于对疲劳裂纹扩展路径的研究, 测试并讨论了片层组织中晶粒和α片层对近门槛值阶段及Paris区阶段疲劳裂纹扩展速率的影响. 研究表明, 疲劳裂纹在片层组织中扩展时, 疲劳裂纹在穿过α片层时倾向于沿平行或垂直于α片层的方向扩展, 导致疲劳裂纹扩展路径每隔几个片层宽度出现扩展台阶; 影响近门槛值阶段疲劳裂纹扩展速率的主要因素是α片层厚度, 而与晶粒尺寸无关; 在Paris阶段, 晶粒尺寸、α片层厚度和片层长/宽比均对裂纹扩展速率产生影响.

关键词 ：钛合金, 显微组织, 裂纹扩展路径, 裂纹扩展速率

Abstract：

Long fatigue crack propagating path in TC4ELI alloy with lamellar microstructure was studied by SEM. Statistics of angles between cracking path and α lamella exhibits that fatigue crack is apt to parallel α lamella or cross α lamella vertically, which will induce the ladder shape of crack propagating path. The parallel and vertical propagating patterns were interpreted with the weak α/β interface and the orientation of hcp α-Ti unit cell. Analysis of crack propagating path helps to understand the effect of microstructure on fatigue crack growth (FCG) rates. FCG rates tests with different microstructures reveal that in near fatigue crack threshold (ΔK_th) region the thickness of α lamella is the main influential factor on fatigue crack growth rate da/dN, and the da/dN seems impervious to β grain size. However, in Paris region the FCG rates are both influenced by grain size and lamellar thickness.

Key words： titanium alloy microstructure crack propagating path crack growth rate

收稿日期: 2010-04-02

作者简介: 马英杰, 男, 1981年生, 助理研究员

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