鈦合金具有比強度高、耐腐蝕和耐高溫性能優異等特點
因此，在航空航天、生物醫學、深海服役等領域得到了廣泛的應用[1~5]
Ti-6Al-4V(TC4)合金是一種應用最廣的α+β型鈦合金[6]，通過降低其中的C、N、O等元素含量便可制備出含超低間隙(Extra-low-interstitial, ELI)元素含量的TC4 ELI合金，其具有更高的可焊接性和沖壓成型性[7~9]
深海潛水器是深海工程作業的重要裝備，在潛水器下潛和上浮過程中其耐壓殼承受極大的循環載荷[13,14]
隨著深海潛水器下潛深度增加對其材料更高力學性能的需求，TC4 ELI合金在耐壓殼上的應用備受關注[10~12]，而耐壓殼用鈦合金在循環大應變幅下的低周疲勞性能成為評價其服役性能的重要指標
同時，在較大循環載荷的作用下耐壓殼材料將不可避免地產生局部應力集中[15]，其低周疲勞性能對缺口等缺陷引起的應力集中的敏感性直接關乎構件的服役可靠性
目前，對TC4 ELI合金疲勞性能的研究主要集中在顯微組織對其疲勞性能的影響[16~21]
鈦合金的低周疲勞性能強烈地依賴于其顯微組織和疲勞加載應變幅[22]，而應變幅的增大將使合金疲勞壽命降低
在不同應變幅加載條件下，具有網籃組織的TC4 ELI合金往往呈現出循環軟化特性，且隨著應變幅的增大韌性斷裂特征更顯著[23]
在較低應變幅(0.6%)條件下，雙態組織TC4合金中初生α相被拉長，表現為因α相參與疲勞變形而使材料壽命較長；而在較高應變幅(1.2%)條件下，疲勞裂紋穿過α相擴展，使材料的疲勞壽命變短[24]
同時，鈦合金的疲勞性能對諸如缺口等缺陷極為敏感
隨著缺口曲率半徑的減小，缺口越尖銳，從而使得衡量零部件缺口處局部應力集中參數的疲勞缺口應力集中系數越大，材料疲勞失效的概率越高[25]
當具有網籃組織的TC17合金的缺口應力集中系數大于1.92時，缺口對疲勞壽命產生顯著影響，使其疲勞壽命急劇降低[26]
為了更好地分析在循環載荷作用下鈦合金的損傷情況，有研究者提出了多種預測鈦合金疲勞壽命的模型[27]，包括基于應變能密度預測缺口構件疲勞壽命的模型[28]、基于臨界應變法預測光滑和缺口試樣的疲勞壽命模型[29]、基于剪應變的臨界面法建立的預測TC4合金多軸疲勞壽命的模型[30]和基于表面缺口的總疲勞壽命的分離模型[31]
耐壓殼結構因設計需求而不可避免地
聲明：
“缺口應力集中系數對TC4 ELI合金低周疲勞性能的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：劉天福,張濱,張均鋒,徐強,宋竹滿,張廣平
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2025年08月05日 ~ 07日 
