高强韧Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金低周疲劳性能研究

张航¹，孙洋洋^1,2，Igor.V.Alexandrov³，方志刚⁴，易承杰⁵，董月成¹，常辉¹，周廉¹

1. 南京工业大学材料科学与工程学院/新材料研究院2. 江苏先进无机功能复合材料协同创新中心3. 乌法国立航空技术大学4. 中国人民解放军92228部队5. 南京工业大学2011学院

摘 要：通过室温下应变控制疲劳试验研究了高强韧Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金的低周疲劳性能。结果表明:在高应变幅值下（Δεt/2=1.0%,1.2%,1.4%,1.6%）,合金的循环应力响应表现为初始循环软化,而后趋于循环稳定;在低应变幅值下（Δεt/2=0.6%,0.8%）,合金的循环应力响应表现为循环饱和特征。断口形貌观察发现:应变幅值为0.6%时,疲劳裂纹源只有一处,在断口表面分布有大量细小的二次裂纹。当应变幅增加到1.6%时,组织中发现多处疲劳裂纹源,二次裂纹的数量明显减少,但长度和宽度明显增加。透射电镜结果表明:在低应变幅值下（Δεt/2=0.6%）,在αp/β界面处出现大量的位错堆积,在此处易产生应力集中导致微裂纹形核。而在高应变幅值下（Δεt/2=1.6%）,在αp相中有明显的变形不均匀性,在αp相内出现大量的位错缠结和位错碎片,并且在αs相中出现一些位错塞积,但在β基体中没有明显的位错堆积情况。由于长条αp相的存在,能够提升α相和β相变形的相容性,延缓疲劳裂纹形核和扩展,因此使Ti-35421合金有着优异的低周疲劳性能。

关键词：低成本钛合金;低周疲劳;循环软化;循环稳定;