鈦合金棒的疲勞及斷裂性能在決定合金的使用壽命方面占據(jù)著十分重要的位置。多年來國內(nèi)外曾對其進(jìn)行了研究,探討鈦合金棒的疲勞和斷裂機(jī)制,以及它們與各種冶金因素之間的關(guān)系。由于問題本身的復(fù)雜性及初試驗數(shù)據(jù)的分散,一些實質(zhì)性問題仍然不清楚,觀點也未完全統(tǒng)一,這里只介紹某些代表性結(jié)論。
鈦合金棒的疲勞壽命和其他材料一樣,取決于疲勞裂紋生核幾率和裂紋的擴(kuò)展速率。根據(jù)對純鈦的研究,疲勞裂紋大多在滑移帶內(nèi)和孿晶界面處生核,但對于Ti—6AI—4V這類型合金,在低應(yīng)力條件下,a相和b相界面則是比較薄弱的環(huán)節(jié),只是在高應(yīng)力水平,滑移帶內(nèi)生核幾率才明顯增加,提高試驗溫度也有類似作用,為了提高疲勞性能,對a十b型鈦合金棒,通常希望獲得細(xì)小的等軸a十b組織,而且b相好呈游離狀態(tài),以減少a/b相界面面積。另外,細(xì)晶粒滑移比較均勻,滑移自由路程短,可減輕因位錯塞積而造成的應(yīng)力集中;同時細(xì)晶對孿晶也有較大的約束作用。反之,粗晶魏氏組織由于疲勞裂紋形核容易,故疲勞強(qiáng)度較低。晶粒尺寸對Ti—6A1—4V合金光滑試樣和缺口試件疲勞性能的影響。
在存在缺口、應(yīng)力集中的情況下,晶粒度影響減小,因為此時疲勞壽命主要取決于裂紋擴(kuò)展速率,而純鈦的實驗結(jié)果表明裂紋擴(kuò)展速率與晶粒尺寸無密切關(guān)系。