长期热暴露对含钨铌γ-TiAl合金疲劳及表面损伤容限的影响

陈 霞，黄泽文

（西南交通大学 材料先进技术教育部重点实验室，成都 610031）

长期热暴露对含钨铌γ-TiAl合金疲劳及表面损伤容限的影响

陈 霞，黄泽文

（西南交通大学 材料先进技术教育部重点实验室，成都 610031）

选取热暴露（700 ℃，10000 h）前、后的Ti-44.5Al-5Nb-1W-1B（摩尔分数，%）（5-1-1合金），对其表面引入不同深度的缺口（0～800μm），研究热暴露对该材料的疲劳性能及缺口损伤容限的影响，以Kitagawa-Takahashi线图的形式对热暴露引起的疲劳强化、长裂纹扩展门槛值以及合金在热暴露影响下对表面损伤的容忍限度进行定量分析。结果表明：热暴露导致的回火稳态良性效应大于合金显微组织出现脆化的有害效应，使得热暴露后无缺口样品出现疲劳强度提高，而α2层片分解和组织细化能适当提高疲劳长裂纹扩展门槛值。当在热暴露后引入缺口而无回火效应时，长期热暴露导致的组织脆化成为控制性因素，材料的缺口敏感性增加，表现为出现短缺口效应的尺寸范围在热暴露后明显增大。

γ-TiAl合金；热暴露；表面缺口；Kitagawa-Takahashi线图；疲劳

TiAl合金具有低密度、高熔点以及较高的高温比强度， 被认为是一种具有较好应用前景的新一代高温结构材料［1-4］。但是，该类合金在室温下属于半脆性材料，对缺陷和裂纹的形成敏感，在零件的加工、搬运、安装和服役的时候，在承受应力的情况下或者在遭受异物打击时，极容易在表面和内部形成微观短裂纹和其他表面缺陷。研究发现［5］，当零件表面存在像微型缺口这样的缺陷时，其疲劳极限不满足传统的线弹性断裂力学理论和光滑样品的高周疲劳极限设计准则。……