3.5%NaCl盐雾环境下TA15合金的腐蚀疲劳行为研究

论文摘要

TA15合金是一种高Al当量的近α型中强度钛合金,具有良好的综合力学性能以及优良的锻造、热处理和焊接工艺性能,在飞机结构中有着广阔的应用前景。在沿海地区,由于大气环境中含有大量盐雾,服役中的飞机结构件不可避免地遭受盐雾腐蚀损伤,因此,研究TA15合金在盐雾环境下的腐蚀疲劳行为具有重要的工程实际意义。本文主要研究了TA15合金在3.5%NaCl盐雾环境下不同应力比（R=-1,R=0.06和R=0.5）对腐蚀疲劳力学行为的影响。试验结果表明,合金的腐蚀疲劳循环变形行为与作用应力比相关：在R=-1条件下,材料呈现为循环软化特征；在R=0.06条件下,材料呈现出循环稳定现象；而在R=0.5条件下,材料呈现循环硬化特征。对试验数据进行统计分析进一步给出了不同应力比下的S-N曲线以及含有不同存活率的p-S-N曲线。对不同应力比下腐蚀疲劳极限进行比较后得出：在盐雾环境下,平均应力对合金腐蚀疲劳寿命的影响符合Soderberg关系式。同时,还建立起描述平均应力Sm、应力幅Sa和腐蚀疲劳寿命N三者关系的Sm-Sa-N曲面方程以及含有不同存活率的p-Sm-Sa-N曲面方程。论文采用深度-敏感压痕技术对腐蚀疲劳前后TA15合金金相中两类组织（等轴α相和β转变相）结构进行了细观力学特性测试。测试结果表明,原始试样中等轴α组织显微硬度要大于β转变组织。对比腐蚀疲劳前后测试数据得出：等轴α组织的强度高于β转变组织,有较强的抵抗裂纹萌生的能力,腐蚀疲劳后细观组织结构有较明显的损伤；而β转变组织的韧性则要高于初生等轴α组织,表现为较强的抵抗裂纹扩展的能力,腐蚀疲劳后细观组织结构损伤较小。腐蚀疲劳断口的SEM观察表明：在盐雾环境下,合金的腐蚀疲劳断口裂纹主要起源于试样表面,且随着应力比的增加,多疲劳源特征变得显著。随着应力比的增加,腐蚀疲劳裂纹源区的解理特征变得更加明显,而扩展区的疲劳条纹则变得更加细密。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 钛合金的分类及其在航空工业中的应用
• 1.3 钛合金的腐蚀疲劳研究
• 1.3.1 钛合金的耐腐蚀性能
• 1.3.2 钛合金的腐蚀疲劳机理
• 1.3.3 影响钛合金腐蚀疲劳的主要因素
• 1.4 本文主要研究工作
• 2 材料与试验方法
• 2.1 引言
• 2.2 试验材料
• 2.3 盐雾腐蚀疲劳试验方法
• 2.3.1 腐蚀疲劳试验装置
• 2.3.2 腐蚀疲劳试验方法
• 2.4 腐蚀疲劳试样的金相分析与细观力学性能测试
• 2.5 腐蚀疲劳断口观察
• 2.6 本章小结
• 3 TA15合金在3.5%NaCl盐雾环境下的腐蚀疲劳力学行为
• 3.1 引言
• 3.2 TA15合金腐蚀疲劳循环特征
• 3.3 TA15合金腐蚀疲劳中值寿命与条件疲劳极限
• 3.4 平均应力对TA15合金腐蚀疲劳寿命的影响
• 3.5 TA15合金腐蚀疲劳SN曲线与p-5-N曲线
• a-5_m-N曲面与p-S_a-S_m-N曲面'>3.6 TA15合金腐蚀疲劳S_a-5_m-N曲面与p-S_a-S_m-N曲面
• 3.7 本章小结
• 4 TA15合金腐蚀疲劳金相组织与细观力学特性
• 4.1 引言
• 4.2 原始试样金相组织与细观力学特性
• 4.3 腐蚀疲劳金相组织与细观力学特性
• 4.4 本章小结
• 5 TA15合金腐蚀疲劳断口分析
• 5.1 引言
• 5.2 腐蚀疲劳断口宏观形貌观察
• 5.3 腐蚀疲劳断口微观形貌特征分析
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 引言
• 6.2 主要结论
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及在学期间所取得的科研成果