TC4ELI钛合金疲劳裂纹路径偏折与寿命提升机制

摘要

作为深海载人装备结构的优选材料,TC4ELI(Extra-low-interstitial低间隙元素)钛合金的抗疲劳裂纹扩展性能至关重要。对TC4ELI的疲劳裂纹扩展行为进行系统测试与原位观测,同时选取传统TC4钛合金进行对比试验。结果显示,与TC4相比,TC4ELI具有更高的疲劳裂纹扩展寿命;同时,原位观察发现,TC4ELI的疲劳裂纹扩展存在明显偏折现象,导致裂纹路径比TC4更为曲折。进一步,综合利用微观表征手段对TC4ELI疲劳断口、材料组份、裂纹路径区域微结构进行系统的分析。在此基础上,利用有限元模拟计算裂纹扩展驱动力随偏折角度的变化规律,并分析裂纹偏折对TC4ELI疲劳扩展寿命的影响机理。研究对TC4ELI深海装备结构的损伤容限设计提供了参考。