微觀結(jié)構(gòu)片層微觀結(jié)構(gòu)粗糙度分析圖像顯微鏡

  鈦合金比較特殊的是，在強(qiáng)度相近的情況下，有最高拉伸韌性的微觀
結(jié)構(gòu)卻并沒有最高的斷裂韌性。實(shí)際上在強(qiáng)度保持不變的情況下，柔度和
韌性之間的關(guān)系通常是相反的。其原因是復(fù)雜的，一個(gè)因素是鈦合金類似
高強(qiáng)度鋼或高強(qiáng)度鋁合金中的構(gòu)成相，其中通常不包含諸如硫化物、碳化
物和碳氧化物等第二雜質(zhì)相。這些顆粒通常會促進(jìn)裂紋的擴(kuò)展，尤其是在
高強(qiáng)度的情況下。另一個(gè)因素是在維持韌性斷裂模式下控制鈦合金中斷裂
路徑的能力。在裂紋擴(kuò)展需要的固有能量不變的情況下．裂紋路徑曲折度
的增加會增加其韌性。

  鈦合金圓鋼的疲勞強(qiáng)度通常和屈服強(qiáng)度在一個(gè)量級上，而含缺口試棒的
強(qiáng)度和拉伸韌性的量級符合得很好。正如前面所討論的，微觀結(jié)構(gòu)對于屈
服強(qiáng)度有較大的影響，所以它也對圓鋼的疲勞強(qiáng)度有相似的影響。微觀結(jié)
構(gòu)同樣影響拉伸韌性，相同強(qiáng)度的層狀結(jié)構(gòu)韌性總比等軸結(jié)構(gòu)的低。韌性
與缺口疲勞強(qiáng)度間的關(guān)系因?yàn)榍?qiáng)度的同時(shí)變化而變得更加復(fù)雜，因而
其趨勢不如屈服強(qiáng)度和圓鋼之間的關(guān)系明顯。
  疲勞裂紋擴(kuò)展速率同樣取決于微觀結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼘α鸭y穿過材料時(shí)的
路徑有很大的影響。在全片層微觀結(jié)構(gòu)中，裂紋路徑更為曲折。因此在裂
紋生長過程中，其方向不斷發(fā)生變化，減緩了其增長速率。曲折的裂紋路
徑導(dǎo)致斷裂面非常粗糙。這種粗糙性造成了卸載過程中相對斷裂面之間的
相互干涉。因此需要一些外部加載將相對斷裂面重新分離，使得“驅(qū)使”
裂紋擴(kuò)展的力小于全部的加載。該影響通常稱為粗糙誘導(dǎo)閉合，其最終影
響為給定外部循環(huán)加載和裂紋長度

  理解微觀結(jié)構(gòu)對鈦合金疲勞特性的巨大影響是非常重要的。通過選擇
恰當(dāng)?shù)募庸し椒ǎ茨塬@得疲勞極限應(yīng)用中的理想微觀結(jié)構(gòu)。顯然，確定
特定組分是受總體循環(huán)壽命還是裂紋增長速率的限制是非常重要的，通常
這由相關(guān)的設(shè)計(jì)原理來確定。

(本文由上海光學(xué)儀器廠編輯整理提供, 未經(jīng)允許禁止復(fù)制http://www.sgaaa.com)