热暴露钛铝合金在交变载荷下的损伤容限和控制机制

项目名称： 热暴露钛铝合金在交变载荷下的损伤容限和控制机制

项目编号： No.51271154

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 一般工业技术

项目作者： 黄泽文

作者单位： 西南交通大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 服役中的TiAl合金零件长期暴露在高温大气环境中(如700C，10000小时)，会出现三种主要的显微组织改变：a）内部组织分解和相变，b）表面氧化, c）表面外来异物损伤。本课题将系统研究多种化学成分的低、中、高强度的合金在长期大气热暴露中发生的这三种组织变化的特征。研究将针对三种热暴露态来开展：a）无热暴露, b）热暴露内部组织变化, c）热暴露内部组织变化＋表面氧化， 揭示在三种热暴露态下， 在表面光滑和表面存在缺陷时这些合金的疲劳裂纹启裂行为。 本课题的主要目的是确定这些合金的疲劳损伤容忍限度， 揭示热暴露过程中这三种组织变化影响合金的疲劳裂纹萌生抗力的机制，并定量确定其影响程度。此外，建立多种TiAl合金在大气热暴露中的氧化动力学曲线，揭示氧化层的形成规律。通过对多种TiAl合金抵抗缺陷和裂纹损伤能力的评估，通过探索控制这些行为的内在规律，为TiAl合金的安全稳定的应用提供参考。

中文关键词： 钛铝合金；疲劳强度；高温热稳定性；疲劳短裂纹行为；显微结构

英文摘要： A TiAl alloy component in service is exposed to elevated temperature (say 700C) in air environment for long time (say 10000 hours). Three major types of microstructural changes can occur: a) internal changes due to microstructure decomposition and phase transformation, b) surface layer oxidation and c) surface damages caused by outside objects. A systematic investigation is designed in the project to characterize these changes for a wide spectrum of low, intermediate and high strength TiAl alloys with different chemical compositions. Alloys under three thermal exposure conditions are to be studied: a) no thermal exposure, b) thermal exposure with internal changes, c) thermal exposure with both internal changes and surface oxidation. Fatigue crack initiation behaviour will be assessed for all the three conditions using four-point bending S-N specimens with smooth surfaces and with varied manufacturing defects, cracks and stress concentration. The main objective of the research is to reveal how and to what extent the three types of microstructural changes affect the fatigue crack initiation resistance and to understand the governing mechanisms responsible for crack stabilizing, initiation and propagation. This comprehensive research will lead to determination of damage tolerance capability of these alloys in afore

英文关键词： TiAl alloys；Fatigue strength；Thermal stability at elevated temperatures；fatigue short crack behaviour；Microstructure