TC 11钛合金全范围疲劳裂纹扩展速率表征.pdfVIP

DOI:１０．１１９７３/lhjy-wl２０１６０７００１ TC１１ 钛合金全范围疲劳裂纹扩展速率表征 吉 楠,卫遵义,白小亮,冯 娜,艾裕丰,李光峰 (中国石油天然气集团公司石油管工程技术研究院 石油管工程重点实验室,西安 ７ １ ００７ ７) 摘 要:通过疲劳裂纹扩展试验研究了 TC１ １ 钛合金在不同取向及应力比下的疲劳裂纹扩展行 为.结果表明:在相同应力强度因子的情况下,随着应力比的增大,TC１ １ 钛合金的疲劳裂纹扩展 速率增大.通过 TC１ １ 钛合金的拉伸性能对裂纹扩展门槛值进行估算,得到了可以对 TC１ １ 钛合 金进行全范围疲劳裂纹扩展速率预测的疲劳裂纹扩展模型,为进一步估算其疲劳寿命提供了依据. 关键词:TC１ １ 钛合金;疲劳裂纹扩展速率;应力比;寿命估算 中图分类号:TG１ １ ５．５＋ ７ 文献标志码:A 文章编号:１ ００ １-４０ １ ２(２０１ ６)０７-０４３ ９-０４ 收稿日期:２０ １ ５-０ ９-２０ 作者简介:吉 楠(１９８８－),男,工程师,硕士,从事石油管材检验 评价及研究工作,jinan００３＠cnpc．com．cn. Characterization of All Range Fatigue Crack Propagation Rate of TC１１ Titanium Alloy JI Nan,WEI Zun-yi,BAI Xiao-liang,FENG Na,AI Yu-feng,LI Guang-feng (Key Lab for OCTG Engineering,Tubular Goods Research Institute of China National Petroleum Corporation, Xi’an ７ １００７ ７,China) Abstract:The rules of fatigue crack propagation of TC１ １ titanium alloy under different orientation and stress ratio were researched through the fatigue crack propagation test．The results show that under the same stress intensity factor,the fatigue crack propagation rate of TC１ １ titanium alloy became higher with the increase of the stress ratio．Through the estimation of the threshold value of crack propagation by tensile properties of TC１ １ titanium alloy,all range propagation model was obtained,which could evaluate the fatigue crack propagation rate and provide the foundation for predicting the fatigue life of TC１ １ titanium alloy． Keywords:TC１ １ titanium alloy;fatigue crack propagation rate;stress ratio;life estimation 钛及钛合金具有强度高、密度小、耐腐蚀以及优 良的焊接性等特点,因此在航空航天、医疗卫生、汽 车、船舶、能源等领域有着日益广泛的应用前景.而 TC１ １ 钛合金作为一种α＋β通用型钛合金,其综合 性能优良,多用于航空航天的某些承力构件[１－２]. 而在材料的加工过程中,会不可避免地造成一些缺 陷,这些缺陷会作为裂纹源,造成结构或构件的失 效.对于 TC１ １ 钛合金疲劳裂纹扩展行为,国内外 学者已做了大量的研究工作,关于其裂纹扩展的模 型虽已有许多文献报道,但其模型都是对裂纹扩展 的近门槛区、稳定扩展区和快速扩展区进行分段描 述,几乎没有一种对于 TC１ １ 钛合金的全范围疲劳 裂纹扩展进行描述的模型见于报道[３－６].该试验通 过对一种适用于合金钢和铝合金的全范围疲劳裂纹 扩展模型的参数进行优化,得到了用拉伸性能和断 裂韧度表征的 TC１ １ 钛合金的全范围疲劳裂纹扩展 模型,为在不进行裂纹扩展试验的情况下估算材料 的疲劳寿命提供了依据. １ 试验材料与试验方法 １．１ 试验材料 试验材料为 TC１ １ 钛合金近β锻件,经过双重 退火后其显微组织形貌如图 １ 所示