Page 22 - 理化检验-物理分册2023年第十二期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202312002

不同表面状态对 Ti80 合金动态与静态力学性能的影响

高 琛, 赵如涛, 徐魁龙, 王 磊

( 中国船舶集团有限公司第七二五研究所, 洛阳 471000 )
摘 要: 对不同表面状态 Ti80合金试样进行拉伸、 冲击、 疲劳试验, 结合数字图像相关方法及扫
描电镜的分析结果, 研究了 Ti80合金动态、 静态加载下的力学行为。结果表明: Ti80合金表面打
磨态和深缺口试样的抗拉强度比表面抛光试样大, 预制裂纹试样的抗拉强度下降较为明显, 断后伸
长率随着表面质量的下降及缺口深度的增加而减小; 不同表面状态试样的冲击吸收能量随着表面
质量的下降及缺口深度的增加显著降低; Ti80合金的疲劳性能对试样的表面状态极为敏感, 表面
打磨划痕及微小缺口会使材料的疲劳寿命显著降低; 不同表面状态试样的力学性能对动态加载过
程更为敏感。

关键词: Ti80合金; 缺口; 拉伸; 冲击; 疲劳

中图分类号: TG146.2 ; TB31 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 12-0006-06

Theeffectofdifferentsurfacestatesonthed y namicandstaticmechanical

p ro p ertiesofTi80allo y

GAOChen , ZHAORutao , XUKuilon g WANGLei
,

( Luo y an gShi pMaterialResearchInstitute , Luo y an g 471000 , China )

Abstract : Thetensile , im p actandfati g uetestsofTi80allo ysam p leswithdifferentsurfacestateswere

carriedout.Combined withtheanal y sisresultsofdi g italima g ecorrelation method andscannin g electron

microsco p e , themechanicalbehaviorofTi80allo y underd y namicandstaticloadin gwasstudied.Theresultsshow

thatthetensilestren g thofTi80allo ysurfacep olishedanddee pnotchsam p leswaslar g erthanthatofsurface

p olishedsam p les.Thetensilestren g thof p refabricatedcracksam p lesdecreasedobviousl y , andtheelon g ationafter

fracturedecreasedwiththedecreaseofsurface q ualit y andtheincreaseofnotchde p th.Theim p actabsorbedener gy

ofsam p leswithdifferentsurfacestatesdecreasedsi g nificantl ywiththedecreaseofsurface q ualit y andtheincreaseof

notchde p th.Thefati g uep erformanceofTi80allo ywasver ysensitivetothesurfacestateofthesam p le.The

surfaceg rindin gscratchesandsmallnotches wouldsi g nificantl yreducethefati g uelifeofthe material.The

mechanical p ro p ertiesofsam p leswithdifferentsurfacestatesweremoresensitivetothed y namicloadin gp rocess.

Ke y words : Ti80allo y ; notch ; stretchin g ; im p act ; fati g ue
钛合金具有密度小、 耐高温、 耐海水腐蚀性好等 环境下, 表面结构不连续导致的应力集中都是裂
特点, 是一种理想的海洋装备材料, 被誉为“ 海洋金 纹易于形核并扩展的部位。研究表明, 钛合金的
属” 。钛合金材料在海洋装备中的应用范围极 力学性能对其表面状态十分敏感, 表面划痕和缺
[ 1-2 ]
其广泛, 如耐压装备的壳体, 各种类型的管接头, 口等缺陷会大大降低其服役性能 [ 5-7 ] 。目前, 国内
换热器、 燃气轮机部件和特种装置等 [ 3-4 ] 。舰船用 外学者研究了钛合金部件的表面缺陷对其力学性
钛合金的服役工况较为复杂, 局部腐蚀、 轻微划痕 能的影响。曾玉金 [ 8 ] 等研究了缺口对 TC21 钛合
等表面缺陷在服役过程中不可避免, 在深海高压 金拉伸性能的影响, 并发现缺口半径增大会导致

抗拉强度下降, 缺口对断裂机制的影响并不明显。
收稿日期: 2023-08-14
王春雨 [ 9 ] 等对不同缺口深度的 TC18 钛合金进行

作者简介: 高 琛( 1994- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事金属材料
了冲击试验, 结果表明缺口会导致冲击韧性显著
力学性能测试工作, o46426123@126.com
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