冷坩埚定向凝固Ti-47Al-2Cr-2Nb拉伸与高周疲劳性能研究

摘要: 本文采用冷坩埚定向凝固技术成功地制备了定向柱状晶的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸锭，在改变抽拉速度的情况下，所获得的铸锭具有不同片层间距的双相全片层组织，并在其中分布着少量B2相。通过拉伸性能实验，测得其室温极限抗拉强度最高达到652MPa，伸长率最大达到1.5%，而高温极限抗拉强度可达490MPa，伸长率为5.0%。通过高周疲劳性能实验，绘制了抽拉速度分别为1.0mm/min和1.2mm/min时定向凝固试样的疲劳寿命S-N曲线，以及应力比R为0.1时的疲劳极限值。对比断口形貌分析表明：室温时试样拉伸断裂的方式为脆性断裂，而试样经高周疲劳实验后断裂的方式为脆性解理断裂；高温时试样拉伸断裂的方式则为大部分脆性断裂与少部分延性断裂并存。对高周疲劳试样断口的分析表明疲劳裂纹在相界面和B2相附近萌生，据此基于塑性钝化理论分析了其裂纹扩展机制，并绘制了高周疲劳裂纹扩展模型图。