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这所院校又添新作:β-、(α+β-)和超细晶两相态Ti-15Mo合金的疲劳行为和断裂特征

论论资讯 | 2023-03-01

Metals

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Fatigue Behavior and Fracture Features of Ti-15Mo Alloy in β-, (α + β)-, and Ultrafine-Grained Two-Phase States

Gatina S.A.; Polyakova V.V.; Modina I.M.; Semenova I.P.

Published:2023-03-01
DOI:10.3390/met13030580

研究背景

金属材料在现代工业中具有重要作用,然而,金属材料在长期使用过程中往往会出现疲劳断裂现象,这会导致材料失效,影响产品的使用寿命。因此,许多研究人员致力于研究金属材料的疲劳行为和断裂特征,以提高材料的耐久性和可靠性。本研究旨在探究Ti-15Mo合金的疲劳行为和断裂特征,并寻找提高其耐久性的方法。

研究内容

本研究通过采用“Conform”方案的等通道角度挤压方法制备了超细晶粒结构的Ti-15Mo合金,研究了不同晶粒结构对合金疲劳行为的影响。研究结果表明,具有两相超细晶粒结构的合金具有最佳的力学性能和增强的疲劳耐久极限(基于10<sup>7</sup>个循环的极限可达到710 MPa),这主要是由于晶界、位错和相强化机制的总贡献。通过对疲劳试验后样品的断口表面进行断口分析,揭示了不同合金显微结构下疲劳裂纹扩展的特征。研究还揭示了初始粗晶(α+β)相、单相粗晶β相和超细晶粒(α+β)相状态下合金样品疲劳失效的普遍和独特特征。所有样品中,疲劳裂纹都在表面上形成并向下传播,即垂直于施加压力的方向。研究还发现,超细晶粒样品的断口表面粗糙度较高,存在大量的次生裂纹,与粗晶对比具有明显的差异。

研究意义

本研究通过探究Ti-15Mo合金的疲劳行为和断裂特征,揭示了不同晶粒结构对合金性能的影响,为金属材料的设计和制备提供了新思路。此外,本研究还发现超细晶粒结构对提高合金的耐久性具有重要作用,这为金属材料的应用提供了新的方向。

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