材料研究学报

作者：杨溥, 邓海龙, 康贺铭, 刘杰, 孔建行, 孙宇凡, 于欢, 陈雨

单位：1.内蒙古工业大学机械工程学院 呼和浩特 0100512.内蒙古工业大学 内蒙古自治区先进制造技术重点实验室 呼和浩特 010051

关键词：金属材料,超高周疲劳,失效机理,TC4钛合金,滑移-解理,竞争失效

基金：内蒙古自治区自然科学基金(2022MS05014);内蒙古自治区自然科学基金(2021LHMS05009);内蒙古高等教育研究项目(NJZY21306);内蒙古自治区区直属高校基本科研业务项目(20220233);内蒙古工业大学科学研究项目(ZY202005)

对TC4钛合金进行应力比为-1、-0.3和0.1的室温超高周疲劳实验，研究了微结构导致的超高周疲劳滑移-解理竞争失效机制。结果表明，这种合金的S-N曲线均呈双线性，表现出表面滑移失效、表面解理失效和内部解理失效三种失效模式。采用GP极值分布函数明确了表面缺陷尺寸的分布特性，并将其定义为试样表面区域厚度。计及试样的控制体积、外载荷大小、α晶粒含量以及α晶粒尺寸等微结构的耦合影响，将σmax值的增大或减小作为TC4钛合金疲劳失效模式转变的主要因素构建了竞争失效模型。结果表明，所建模型的预测结果与实验数据有较好的相关性。用控制变量法研究了W值、α晶粒尺寸和α晶粒含量对TC4钛合金滑移-解理竞争失效机制的影响，发现W的取值并不影响表面滑移失效概率，α晶粒的增大或α晶粒含量的降低均有利于TC4钛合金的表面滑移失效；较大的W值、较大的α晶粒尺寸以及较少的α晶粒含量均有利于TC4钛合金的表面解理失效；较小的W值、较大的α晶粒尺寸以及较少的α晶粒含量均有利于TC4钛合金的内部解理失效。

来源：2024年第7期

《材料研究学报》期刊编辑部

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