行业技术|TC18钛合金冲击缺口敏感性研究

   更新日期:2017-03-24     来源:建材之家    作者:博一建材    浏览:45    评论:0    
核心提示:钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀和可焊接等特点,广泛应用于航空领域。TC18为一种新型α+β双相钛合金,名义成分Ti-5A1-5Mo-5V-1Cr-lFe,不仅具有普通钛合金的特性,而且还具有良好的韧性和淬透性,淬透深度可达250mm,因此被广泛应用于制造飞机起落架等承重承冲击大型结构件,而这些构件因加工制造和应用环境的要求,不可避免地存在各种缺口,如键槽、台阶

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博一建材讯:钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐高温、耐腐蚀和可焊接等特点,广泛应用于航空领域。TC18为一种新型α+β双相钛合金,名义成分Ti-5A1-5Mo-5V-1Cr-lFe,不仅具有普通钛合金的特性,而且还具有良好的韧性和淬透性,淬透深度可达250mm,因此被广泛应用于制造飞机起落架等承重承冲击大型结构件,而这些构件因加工制造和应用环境的要求,不可避免地存在各种缺口,如键槽、台阶、螺纹、油孔、刀痕等等。由于缺口的存在,零件受载时便会在缺口处形成应力集中,增加材料的脆化趋势,实际应用中便容易发生突然断裂等高危事故,尤其当零件受冲击载荷时,这种趋势就更明显,而潜在危险性更大。

目前未曾见到针对TC18钛合金冲击缺口敏感性的研究报道,本研究旨在对TC18钛合金零件的设计加工,为提高结构件可靠性提供数据依据,将对钛合金在航空领域的应用具有重要的指导意义。

实验采用经双重退火的模锻件材料,双重退火按照国军标GJB3763A-2004进行,在830℃保温2h,炉冷至750℃再保温2h,空冷,然后加热至570℃保温4h,空冷。按照国标GB/T228-1994《金属材料室温拉伸试验方法》测量其室温力学性能;采用D/maxX射线衍射仪进行物相分析,用JXA-8100电子探针和JEM-2100F透射电镜对其显微组织结构进行观察;按照GB/T229-1994金属夏比缺口冲击试验标准,将TC18钛合金加工成55mm×10mm×10mm标准试样,在试样上以慢走丝线切割的方式开不同深度的V型缺口,缺口根部曲率半径r为(0.25±0.025)mm,表面精度Ra不超过1.6μm,缺口深度依次从0.2cm以0.02cm递减至0cm(平滑试样),共11种缺口深度,每种缺口深度试样测试3次,取平均值,得到冲击功Ak,根据冲击功与冲击韧性关系公式(ak=Ak/S,S为缺口处试件的横截面积)计算得到冲击韧性值ak。采用NI500型仪器化摆锤冲击试验机记录带有0.2cm缺口深度标准样冲击过程力与时间以及冲击功与时间的关系曲线,并用JSM-5800扫描电镜对冲击断口进行观察分析。研究结果如下:

试样在冲击中,冲击功与冲击韧性均随缺口深度的减小而增大。平滑试样不发生断裂而只是弯曲变形,冲击韧性值为139.51J/cm2,而缺口深度0.02cm的试样断裂且冲击韧性值仅为77.92J/cm2,故材料对缺口十分敏感。

TC18结构件的制造应尽量避免尖锐的拐角、类似台阶的缺口形状存在,以提高安全系数。

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