TC21钛合金电子束焊接接头超高周疲劳行为研究

来源：机械工程学报杂志2015年第12期北京时间：

作者：马婧, 赵子华, 聂宝华, 郑志腾, 张峥

单位：北京航空航天大学材料科学与工程学院

摘要：采用超声疲劳试验方法(20 kHz)，研究TC21钛合金电子束焊接接头的超高周疲劳性能与断裂机理。结果表明，TC21钛合金电子束焊接接头的疲劳性能要远低于母材的疲劳性能。在短寿命阶段，电子束焊接接头和母材的疲劳裂纹均在表面萌生；当寿命增大时，两者疲劳裂纹的萌生位置均由表面转向内部，母材的疲劳裂纹主要萌生于内部显微组织，而电子束焊接接头疲劳裂纹主要萌生于内部焊接气孔缺陷。当寿命较长时，疲劳源区会出现“鱼眼”形貌特征，源区附近有白色颗粒状细晶区，即细晶区(Fine granular area, FGA)，其应力强度因子在2.90～3.33 MPa•m1/2，与疲劳寿命没有直接关系，可以认为是疲劳裂纹扩展门槛值。此外，基于AKINIWA小裂纹扩展理论，定量分析气孔尺寸与TC21焊接接头疲劳极限、疲劳应力的关系。

关键词：TC21钛合金,超高周疲劳,电子束焊接接头,气孔尺寸；

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51101009)