Page 47 - 理化检验-物理分册2023年第四期
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DOI : 10.11973 / lh jy -wl202304009
TC17 钛合金圆形开孔平板试样疲劳性能差异原因
彭 霜, 孙智君, 金 一, 滕跃飞, 曹 玮
( 中国航发商用航空发动机有限责任公司, 上海 201306 )
摘 要: TC17钛合金圆形开孔平板试样的疲劳性能存在差异, 采用扫描电镜和能谱分析、 金相
检验、 残余应力测试、 粗糙度检测等方法对差异原因进行分析。结果表明: 对于K t=2.52且疲劳寿
命较短的板状圆孔疲劳试样, 其疲劳裂纹起源于孔边倒圆角加工损伤或孔内壁加工损伤处, 寿命较
长试样的疲劳裂纹均起源于孔内壁亚表面; 对于K t=2.1且疲劳寿命较短的板状圆孔疲劳试样, 其
疲劳裂纹起源于孔内壁加工损伤或孔边倒圆角损伤处, 而寿命较长试样的疲劳裂纹多起源于表面
加工缺陷或孔内壁亚表面处; 试样加工损伤、 孔内壁较大残余压应力以及残余应力较分散等因素造
成了试样的疲劳性能存在较大差异。
关键词: TC17钛合金; 圆形开孔平板试样; 疲劳性能; 加工损伤; 残余应力
中图分类号: TB31 ; TG115.5 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 04-0031-07
Thereasonforthedifferenceinfati g ue p erformanceofTC17titanium
allo y circular p erforatedp lates p ecimens
PENGShuan g SUNZhi j un , JINYi , TENGYuefei , CAO Wei
,
( AECCCommercialAircraftEn g ineCo. , Ltd. , Shan g hai201306 , China )
Abstract : Thefati g ue p ro p ertiesofTC17titaniumallo y circular p erforatedp lates p ecimensweredifferent.
Thereasonforthedifferences wasanal y zedb yscannin gelectron microsco pyandener gys p ectrum anal y sis ,
metallo g ra p hicexamination , residualstresstestandrou g hnesstest.Theresultsshowthatforthep late-sha p ed
circularholefati g ues p ecimenwithK t=2.52andshortlife , thefati g uecrackori g inatedfromthe p rocessin g dama g e
attheroundin g oftheholeed g eorthe p rocessin g dama g eoftheinnerwallofthehole , andthefati g uecracksofthe
lon g erlifes p ecimenori g inatedfromtheinnerwallofthehole.Forthe p late-sha p edholefati g ues p ecimenwithK t
=2.1andshortlife , thefati g uecrackori g inatedfromthemachinin gdama g eoftheinnerwalloftheholeorthe
roundin g dama g eoftheholeed g e , whilethefati g uecracksofthelon g -lifes p ecimenmostl yori g inatedfromthe
surfacemachinin g defectsorthesubsurfaceoftheinnerwallofthehole.Thefati g ue p ro p ertiesofthesam p leswere
g reatl ydifferentduetothe p rocessin g dama g eofthesam p les , thelar g eresidualcom p ressivestressontheinnerwall
oftheholeandthedis p ersionoftheresidualstress.
Ke y words : TC17titaniumallo y ; circularp erforatedp lates p ecimen ; fati g uep ro p ert y ; machinin gdama g e ;
residualstress
型两 大量的航空零件失效分析结果表明, 属于疲劳失效的
β
TC17钛合金是一种富含 稳定元素的α+ β
相钛合金, 名义成分为 Ti-5Al-2Sn-2Zr-4Mo-4Cr , 具有 零件约占80% [ 2-3 ] , 对重要部件的疲劳寿命进行准确预
强度高、 断裂韧性好、 淬透性好和锻造温度范围宽等优 测与评估是保证航空发动机飞行安全的关键。此外,
点, 能够满足损伤容限设计需求, 被广泛地应用于航空 实际构件中往往存在诸多尺寸发生突变的部位, 如凹
[ 1 ]
发动机压气机盘、 整体叶盘、 鼓筒等关键转动件中 。 槽、 通气孔、 装配螺栓孔等, 这些几何不连续部位往往
存在着明显的应力集中, 使裂纹的萌生概率和扩展速
率增大, 对构件的强度和寿命产生重大影响 。目
收稿日期: 2022-06-13 [ 4-6 ]
作者简介: 彭 霜( 1989- ), 女, 硕士, 工程师, 主要从事航空发动
前, 已对 TC17 钛合金开展了大量的疲劳 性 能 研
机金相检验与失效分析工作, 15921579734@163.com
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