显微组织对 TC21 合金疲劳性能的影响

钛合金材料由于具有高比强度、高比模量、高韧性、耐蚀性好以及可焊接等优异的综合性能,在航空航天、石油化工、汽车机械以及体育休闲用品等领域获得了大量应用 ,尤其在航空工业中的应用日益增长。TC21合金是我国研制的、具有自主知识产权的一种高损伤容限钛合金，是 Ti-Al-Sn-Zr-Mo-Cr -Nb(-Ni-Si) 系的两相钛合金。TC21 合金与美国Ti-6-22-22高强高损伤容限型钛合金的性能相当，其焊接性能还超过了 Ti-6-22-22，其具有高强度、高韧性、高损伤容限等特点,是目前我国高强韧钛合金综合力学性能匹配较佳的钛合金。 大量资料显示，航空构件中疲劳失效约占 80％以上，航空史上很多重大的安全事故也与金属的疲劳破坏有关。由于疲劳断裂具有隐蔽性和突然性，是一种脆性断裂，发生疲劳断裂会造成严重的后果。 因此，研究钛合金材料的疲劳性能对于提升飞机构件的安全性能具有重大的工程意义。

摘要：选取实际工业生产的TC21钛合金锻件，研究不同部位的显微组织、动静态力学性能并疲劳 断口形貌。结果表明：TC21 钛合金经过准 β 锻造后显微组织为网篮组织，其组织中存在未完全破碎的晶界α相，锻件头部、中部和尾部的组织有一定的差异。不同部位锻件均能获得良好的拉伸性能，且拉伸性能稳定，R= 0.06 时,头部、中部和尾部样品的疲劳极限分别是 704.2 MPa、698.8 MPa 和 662.5 MPa。原始晶界α的破碎程度影响材料的高周疲劳性能，显微组织中存在粗大的 α 片层会导致其疲劳性能降低。在实际生产过程优化锻造工艺，改善在锻件不同部位的显微组织会提高TC21锻件的疲劳性能。

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