TiAl合金高周弯曲疲劳研究

摘要

应用压电超声疲劳试验技术，开发20kHz频率下的三点弯曲疲劳试验系统，完成室温下TiAl合金超高周弯曲疲劳试验。结果表明，在疲劳循环大于10^7周时，试样仍会发生疲劳断裂。S-N曲线显示，当应力比R=0．7时，在10^7周后会出现疲劳极限，表面粗糙度对疲劳性能没有明显影响。当R=0．1及R=0．5时，在10^5～10^10周之间疲劳强度随循环次数的增加连续下降，S-N曲线未出现水平。光学显微观察发现，TiAl合金由α2-Ti3Al和γ-TiAl组成（γ＋α2钛铝合金），具有全片层状显微结构。疲劳破坏主要起源于试件表面承受应力最大处，层状晶体内层间裂纹萌生是TiAl合金主要的裂纹萌生方式，疲劳裂纹主要以穿晶方式扩展。在超高周循环条件下，疲劳裂纹也会从试样近表层处的铸造缩孔萌生。