应力比对TC4钛合金超高周疲劳失效机理的影响

来源期刊：工程科学学报2019年第2期

论文作者：杲宁 李伟

文章页码：254 - 260

关键词：TC4钛合金;应力比;失效机理;鱼眼;应力强度因子;

摘    要：采用频率为100 Hz的电磁谐振疲劳试验机进行疲劳拉伸试验,研究了两种应力比（R=0. 1和-1）对TC4钛合金的超高周疲劳失效机理的影响.结果表明,两种应力比下的S-N曲线都呈现"双线"型,但各自表示的意义及失效机理不同.当R=0. 1时,TC4钛合金的疲劳失效形式有两种,即由加工缺陷诱发的表面失效和内部鱼眼失效,这两种失效形式都伴随着颗粒平面（Facet）出现;而当R=-1时,仅存在表面失效,且无Facet的出现.基于断裂力学的讨论可知,在正应力比及真空环境下,对应小裂纹扩展的门槛值更低,更有利于裂纹扩展及Facet的形成. TC4钛合金的整个内部疲劳失效过程及机理可解释为:（1）滑移线或滑移带在部分α晶粒上的出现;（2）微裂纹的萌生和接合;（3）颗粒亮区（GBF）的形成;（4）鱼眼的形成;（5）鱼眼外的失稳裂纹扩展;（6）最终的瞬时断裂.