TiAl与K418合金的缺口敏感性研究

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1、硕+学位论文nmm—mN曼曼曼曼曼曼皇曼鼍鼍皇曼曼n—inNI鼍曼!曼曼曼曼曼寡鼍皇曼曼詈曼曼曼曼曼舅舅曼鼍曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼鲁曼曼摘要本文对K418及TiAl两种材料带有不同缺口根半径的平板及圆棒试样进行了拉伸断裂实验，通过宏观力学性能参数的测定；断口和金相观察；并结合不同缺口根半径试样的有限元(FEM)计算，对两种材料拉伸的宏观力学性能、缺口敏感度和断裂机理进行了研究。得到以下主要结果：(1)平板双缺口试件、圆棒缺口试件和新型多缺口试件力学性能测定结果表明K418和TiAl合金对缺口敏感性有较大不同：K418对缺口敏感性不大，但TiAl合

2、金表现出较大的缺口敏感性。因而K418铸件容限标准不能直接应用到TiAl合金上。(2)SEM断口分析表明K4l8室温断裂是韧性断裂和脆性断裂混合型断裂，韧性断裂是由韧窝形成、扩展、融合形成的，其控制因素是塑性变形，试样断裂源于内部缺陷，缺陷组织主要为疏松；TiAl合金室温断裂是典型脆性解理断裂，其控制因素是正应力，缺口试件的起裂源位于缺口根部，基本无缺陷。K418和TiA1合金断裂机理不同，导致其缺口敏感性不同。(3)有限元计算结果表明：缺口前端的正应力s，，／s，，三向应力度s．／口和等效塑性应变e随外加载荷P的增加而增加；随缺口根半径的减小而增加

3、。试样变形是从缺口根部开始的，而试样所受最大正应力却在距离缺口根部一定距离处。(4)在新型多缺口圆棒试件拉伸实验中发现：对TiAl合金，当缺口深度为试件直径的1O％时断裂强度下降，当为20％时断裂强度突然急剧下降。关键词：拉伸试验，缺口敏感度，应力，应变，有限元分析AbstractInthispaper，tensilemacroscopicmechanicalpropertiesandfracturemechanismofTiAlandK418alloyswerestudiedfordifferentnotchrootradiusflatandrou

4、ndbarspecimens，basedonthemeasurementsoflilacro-mechanicalpropertiesandnotchsensitivity，observationofthefracturesurfaceandmicrostructure，andthedetailedFEMcalculationsofthespecimenwithdifferentnotchrootradius．Themainresultsareasfollows：(1)themechanicalpropertiesanalysisofthedoubl

5、e—notchedflatspecimen，notchedrodspecimen，andnewspecimenwithmulti-notchesindicatedthat：thereareagreatdifferentinnotchsensitivityforTiAlalloyandK418alloy：K418alloyshavenonotchsensitivity．However，agreaternotchedsensitivityappearsintheTiAIalloys．Therefore，K418castdefecttolerancesst

6、andardcannotbedirectlyusedonTiAIalloy．(2)SEMfracturesurfaceanalysisshowedthatthefracturemodeofK418iscomposedofductileandbrittlefractureattheroomtemperature，ductilefractureisinducedbydimpleformation，expansion，integration，anditscontrollingfactorsistheplasticdeformation．Thespecime

7、nfracturefinallyduetopropagationandconnectionofinternaldefects，suchasshrinkage；thefracturemodeofTiAIalloyisatypicalcleavagefractureatroomtemperature，thecontrolledfactoristhenormalstress，andthecrackinitiationoriginsofthenotchspecimensarelocatedattheroot，nocastingdefectsarefound．

8、So，thefracturemechanismsofTiAIandK418alloysaredifferen