板條組織Ti-22Al-25Nb合金高溫高周疲勞行為

梁曉波，周俊吉，張建偉，馬 雄，曾衛(wèi)東

(1.北京鋼研高納科技股份有限公司，北京 100081)(2.西北工業(yè)大學(xué) 凝固技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710072)

0 引 言

Ti2AlNb基合金具有高比強(qiáng)度和良好的抗氧化性能，比一般鈦合金更高的潛在服役溫度、比高溫合金更低的密度、比Ti-Al合金更好的可加工性能等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域，特別是在制備航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的一些關(guān)鍵熱端零件等方面顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)[1]。傳統(tǒng)Ti2AlNb基合金構(gòu)件主要采用等軸組織或者雙態(tài)組織的Ti2AlNb基合金，具有較好的強(qiáng)度和塑性匹配，但斷裂韌性較低[2]。為了提高斷裂韌性，滿足損傷容限的要求，西北工業(yè)大學(xué)和鋼鐵研究總院通過B2相區(qū)等溫鍛造獲得了一種具有雙尺寸O相板條組織的Ti2AlNb基合金，該合金具有高強(qiáng)度、高塑性、優(yōu)良的斷裂韌性[3]，有望被用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)整體葉盤。

壓氣機(jī)整體葉盤的葉片部位在服役過程中要承受高頻振動(dòng)載荷，因此材料的高周疲勞性能是各國(guó)學(xué)者關(guān)注的焦點(diǎn)之一。事實(shí)上，高周疲勞破壞也是導(dǎo)致軍用飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)失效的最重要因素之一[4]，為此，關(guān)于鈦合金的高周疲勞性能各國(guó)學(xué)者相繼開展了大量的研究工作。Boehlert等人[5]的研究表明，對(duì)于Ti-15Al-33Nb合金和Ti-21Al-29Nb合金，組織中O相體積分?jǐn)?shù)的增加會(huì)導(dǎo)致合金拉伸強(qiáng)度的降低，從而引起高周疲勞壽命的降低。Peng等人[6]研究了Ti-24Al-14Nb-3V-0.5Mo合金的室溫高周疲勞性能，其室溫高周疲勞極限為670 MPa，并發(fā)現(xiàn)O相在B2基體析出有利于提高高周疲勞強(qiáng)度。Cao等人[7]研究了Ti-24Al-15Nb-1Mo合金的低周疲勞性能，發(fā)現(xiàn)α2相的解理開裂或者α2相與bcc轉(zhuǎn)變基體的界面開裂均可引起疲勞裂紋的形核，疲勞裂紋擴(kuò)展經(jīng)過板條O相會(huì)發(fā)生偏折，從而提高了疲勞裂紋的擴(kuò)展抗力?！?br>