tc4合金低温拉伸和低温真空疲劳性能的研究

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1、ClassifiedIndex：TG115.53U.D.C.：620.171.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringASTUDYONTENSILEANDVACUUMFATIGUEOFATC4ALLOYATCRYOGENICTEMPERATURECandidate：ZhangLiQingSupervisor：AssociateProf.DongShangLiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialScienceSchoolofMaterialScienceandA

2、ffiliation：EngineeringDateofDefence：July,2007Degree-conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要本文采用MTS万能材料试验机、低温真空疲劳试验机、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了经720℃/1h退火处理TC4合金的-3低温(-100℃、-150℃、-195℃)拉伸性能和室温大气、室温真空(10Pa)、低-4温真空(-190℃,10Pa)条件下的疲劳性能及其变形断裂行为。同时考察了Co60辐照对TC4合金室温和低温拉伸性能的影响。研

3、究结果表明，TC4合金经720℃/1h退火后呈现典型的α+β双相混合组织特征，表现出优异的室温和低温拉伸性能，在20℃和-195℃，其抗拉强度与延伸率分别为1018.4MPa、14.8%和1524.1MPa、14.5%。随拉伸温度的降低，TC4合金的抗拉强度和屈服强度单调增加，延伸率缓慢下降，但温度降至-195℃时，延伸率又略有上升。经Co60辐照后，TC4合金拉伸性能变化不显著，室温强度下降20MPa∼30MPa，延伸率下降1%。SEM观察表明，TC4合金在不同温度下的拉伸断口为韧窝断口，随拉伸温度的降低，韧窝大小分布不均匀程度略有增加。TEM分析表明，退火态TC4合金在室温和低温的变形机制

4、均以位错滑移为主。-3-4TC4合金在室温大气、室温真空(10Pa)和低温真空(-190℃,10Pa)三种环境中的疲劳性能明显不同，低温真空环境的最佳，室温大气环境的最差，-3真空环境的介于两者之间。TC4合金在室温真空环境(10Pa)中的疲劳寿命-4为室温大气环境中的两倍左右，而低温真空环境(-190℃,10Pa)的疲劳寿命则大幅度提高，表明温度对TC4合金疲劳寿命的影响远远大于真空。SEM观察表明，TC4合金室温和低温真空疲劳断口可明显区分出裂纹萌生区、扩展区和瞬断区，裂纹萌生于试样表面，瞬断区存在大量韧窝；真空环境中，由于钛合金的热传导较差，因循环应力产生的大量热量又不能传递到周围环境中

5、，疲劳断口有熔断现象，而在室温大气和低温真空环境中，没有出现熔断现象。透射电镜(TEM)分析表明，在室温大气和低温真空环境(-190℃,-410Pa)中，疲劳变形仍以位错滑移为主。关键词TC4合金；疲劳；拉伸性能；低温；真空-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTensileandvacuumfatiguepropertiesanddeformation-fracturebehavioratcryogenictemperatureofa720℃/1hannealedTC4alloyhavebeenstudiedbymeansofuniversalmaterialtestingsy

6、stem(MTS),fatiguetestingmachine,opticalmicroscope,scanningelectionmicroscope(SEM)andtransmissionelectronmicroscope(TEM).InfluenceofCo60irradiationontensilepropertiesofTC4alloyhasalsobeeninvestigated.Thecryogenictensiletestwascarriedoutat-100℃、-150℃and-195℃,whilethefatiguetestwasperformedin-3laborato

7、ryair,invacuum(10Pa)andincryogenictemperature-vacuum(-195℃,-410Pa),respectively.Theresultsshowthatthe720℃/1hannealedTC4alloypossessesanα+βbimodalmicrostructureandexhibitsexcellenttensileproperties,wit