应力比对热等静压Ti-6Al-4V钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

梁超¹，刘文彬²，王铁军²，车洪艳²，王磊³

1. 钢铁研究总院2. 安泰科技股份有限公司3. 上海飞机制造有限公司

摘 要：采用标准C（T）试样测定热等静压Ti-6Al-4V钛合金在应力比R=0.1、0.4和0.7的条件下疲劳裂纹扩展速率,获得相应条件下的疲劳裂纹扩展数据,绘制了对应的裂纹扩展速率与应力场强度因子（da/dN-ΔK）关系曲线,并结合疲劳裂纹扩展路径和断口形貌分析探究应力比R对热等静压Ti-6Al-4V钛合金裂纹扩展速率的影响。结果表明,随着应力比R的增大,裂纹扩展门槛值ΔKtn减小。相同ΔK下,裂纹扩展速率da/dN随应力比R一同增大,致使da/dN-ΔK关系曲线向左上移动;裂纹能够穿过等轴晶α相和纤薄的α片层结构呈直线型扩展,遇到较厚的α片层结构时,裂纹偏转并沿原始α片层方向继续扩展,最终发生断裂;断口由预裂区、稳态扩展区和快速断裂区构成,分别对应于疲劳裂纹扩展的三个阶段。

关键词：钛合金;应力比;疲劳裂纹扩展速率;疲劳断口形貌;