Page 21 - 理化检验-物理分册2023年第八期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202308002

表面质量和缺口对 Ti80 合金弯曲性能的影响

高 琛, 徐魁龙, 王 磊, 蔡海琛

( 中国船舶集团有限公司第七二五研究所, 洛阳 471023 )
摘 要: 利用数字图像相关方法研究了 Ti80合金表面质量和缺口对其三点弯曲性能的影响, 采
用扫描电镜及电子背散射衍射方法对断口进行观察。结果表明: 表面抛光试样的抗弯强度最大, 表
面打磨及缺口试样的抗弯强度略有降低, 没有明显的缺口强化效应, 断裂应变随着表面质量的下降

及缺口尺寸的增加而迅速减小; 应力集中系数越大, 试样的变形区域越小, 应变强化能力越弱; Ti80
合金的断口呈韧窝形貌, 存在大量的小角度晶界。

关键词: 钛合金; 表面质量; 缺口; 应力集中; 三点弯曲

中图分类号: TB31 ; TG115.5 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 08-0005-05

Effectofsurface q ualit y andnotchonbendin gp ro p ertiesofTi80allo y

GAOChen , XUKuilon g WANGLei , CAIHaichen
,

( Luo y an gShi pMaterialResearchInstitute , Luo y an g 471023 , China )

Abstract : Theeffectsofsurface q ualit yandnotchonthethree- p ointbendin gp ro p ertiesofTi80allo ywere

studiedb y di g italima g ecorrelationmethod.Thefracturesurfacewasobservedb y scannin g electronmicrosco py and

electronbackscatterdiffraction.Theresultsshowthatthebendin g stren g thofthesurface p olishedsam p lewasthe

lar g est , thebendin gstren g thofthesurfacep olishedandnotchedsam p lesdecreasedsli g htl y , andtherewasno

obviousnotchstren g thenin g effect.Thefracturestraindecreasedra p idl ywiththedecreaseofsurface q ualit y andthe

increaseofnotchsize.Thelar g erthestressconcentrationfactor , thesmallerthedeformationareaandtheweaker

thestrainhardenin g abilit y ofthesam p le.Thefracturemor p holo gy ofTi80allo ywasdim p le , andtherewerealar g e

numberoflowan g le g rainboundaries.

Ke y words : titaniumallo y ; surface q ualit y ; notch ; stressconcentration ; three- p ointbendin g
海洋资源的开发利用是解决能源问题的重要途 部损伤, 严重的会产生缺口, 而缺口会改变构件在载
径之一。海洋资源的勘探和开发离不开海洋工程装 荷下的应力分布。材料服役时, 其缺口处易产生应
备。钛合金是一种具有优异耐海水腐蚀性能的结构 力集中, 导致裂纹过早萌生, 最终缩短其使用寿命,
材料, 具有无磁性、 无冷脆性, 是非常理想的海洋装 给装备的服役带来极大的安全隐患 [ 7-8 ] 。此外, 实验
备制造材料, 可解决深海装备普遍存在的浮力储备 室加工标准试样的表面状态要优于构件的实际状
不足、 结构安全可靠性欠佳等问题, 可以很好地满足 态, 由标准试样测试出的材料性能与服役状态下的
海洋工程应用的要求 [ 1-4 ] 。然而, 由于舰船用钛合金 材料性能会有一定差距。钛合金的表面状态对其在
的服役工况较为复杂, 在服役过程中不可避免地产 深海高压环境下的力学行为有重要影响, 目前已有
生局部腐蚀、 轻微划伤等表面缺陷。大量的研究和 很多学者研究了钛合金表面质量, 如缺口、 粗糙度对
试验结果表明, 钛合金表面质量和缺口会大大降低 其静态拉伸性能及疲劳性能的影响 [ 9-10 ] 。田伟等 [ 9 ]
其使用性能 [ 5-6 ] 。打磨态钛合金的板材表面存在大 研究了不同缺口对 TC17钛合金拉伸性能和低周疲
量微划痕, 轻微的外物撞击可能会使其出现表面局
劳性能的影响, 应力集中系数越高, 抗拉强度越高,
但是疲劳寿命会在应力集中系数大于 1.92 时急剧
收稿日期: 2023-04-24
作者简介: 高 琛( 1994- ), 男, 硕士, 主要从事金属材料力学性 下降。用弯曲力学性能评价表面敏感性的研究却少

有报道。横向弯曲是一种较为常见的承载模式, 弯
能测试工作, o46426123@126.com
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