Page 49 - 理化检验-物理分册2023年第四期

彭 霜, 等: TC17钛合金圆形开孔平板试样疲劳性能差异原因

工缺口更深。钛合金属于缺口敏感型材料, 孔内壁 长寿命试样, 11 与 12 试样的疲劳寿命存在较大
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加工缺口、 孔边倒圆角处损伤、 机械加工产生的变形 差异。对各试样断口进行观察, 其微观形貌如图 4
层等均会对疲劳裂纹的起源有促进作用。 所示。对于短寿命试样: 部分疲劳裂纹起源位置为
1.2 扫描电镜( SEM ) 和能谱分析 圆孔上、 下端面倒圆与孔内壁转接( 即孔边倒圆角)
采用扫描电镜对 TC17钛合金疲劳试样的断口 处, 如2 , 4 , 5 , 9 , 11 试样; 部分疲劳裂纹起源
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进行观察, 采用光学显微镜对试样组织、 中心孔内壁 位置为孔内壁加工损伤处, 如 1 , 3 , 6 , 7 , 8 ,
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的完整性进行观察。 10 试样, 其中8 试样孔内壁可见多条较深的横向
各试样疲劳裂纹起源位置如表1所示, 按照疲 加工刀痕, 裂纹起始于孔内壁较深的加工刀痕处。
为2.52的试样从低往高依次排 对长寿命试样, 裂纹均起源于孔内壁亚表面, 各裂纹
劳循环周次, 将 K t

列, 得到1 ~11 为较短寿命试样, 12 ~25 为较 源区与孔内壁距离不一样, 最大距离为84 μ m 。
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表1 各试样疲劳裂纹起源位置
K t =2.52 K t =2.1
试样编号 裂纹起源位置 试样编号 裂纹起源位置

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1 ( 循环周次: 19847 ) 孔内壁加工损伤 1 ( 循环周次: 8228 ) 孔内壁加工损伤

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2 ( 循环周次: 22391 ) 孔边倒圆角损伤 2 ( 循环周次: 9099 ) 孔内壁加工损伤

# 孔内壁加工损伤 # 孔内壁加工损伤
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# 孔边倒圆角损伤 # 孔内壁加工损伤
4 4
# 孔边倒圆角损伤 # 孔内壁加工损伤
5 5
# 孔内壁加工损伤 # 孔内壁加工损伤
6 6
# 孔内壁加工损伤 # 孔内壁加工损伤
7 7
# 孔内壁, 加工刀痕略深 # 孔内壁加工损伤
8 8
# 孔边倒圆角损伤 # 孔边倒圆角损伤
9 9
# 孔内壁加工损伤 # 孔内壁加工损伤
10 10
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11 ( 循环周次:
孔边倒圆角损伤 11 # 孔内壁加工损伤
60841 )
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12 ( 循环周次:
孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁12 μ m 12 # 孔内壁加工损伤
189693 )

# # 孔内壁加工损伤
13 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁23 μ m 13

# # 孔内壁加工损伤
14 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁17 μ m 14

# # 孔内壁加工损伤
15 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁27 μ m 15

# # 孔内壁加工损伤
16 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁26 μ m 16

# # 平板表面( 非孔内壁) 加工损伤
17 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁36 μ m 17

# # 孔边倒圆角损伤
18 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁23 μ m 18

# # 孔边倒圆角损伤
19 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁65 μ m 19

# # 孔内壁加工损伤
20 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁84 μ m 20

# # 孔边倒圆角损伤
21 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁42 μ m 21 ( 循环周次: 43803 )

# # 平板表面( 非孔内壁) 嵌入砂粒处起始
22 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁24 μ m 22 ( 循环周次: 106071 )

# # 孔内壁加工损伤
23 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁2 μ m 23
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24 ( 循环周次:
孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁39 μ m 24 # 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁88 μ m
294251 )
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25 ( 循环周次:
孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁18 μ m 25 # 平板表面( 非孔内壁) 嵌入砂粒处起始
310656 )

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26 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁69 μ m

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27 ( 循环周次: 206671 ) 孔内壁亚表面起始, 源区距离孔内壁97 μ m

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28 ( 循环周次: 237245 ) 平板表面( 非孔内壁) 加工损伤
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