新型钛合金材料疲劳寿命试验及预报方法研究

李永正，阮 浩，王 珂，黄翔宇

（江苏科技大学，江苏镇江 212100）

0 引 言

目前世界各国深海载人潜水器耐压壳的主要材料都为钛合金，潜水器在服役过程中可分为下潜、工作、上浮三种状态[1]，耐压壳主要承受往复载荷作用，使得疲劳损伤成为其主要的损伤形式。世界上耐压壳材料使用最多的型号为Ti64[2]，然而采用Ti64 钛合金会导致潜水器重量加大，从而降低潜水器的可操纵性和作业能力，Ti64 型钛合金通常只适用于6 500～7 000 米级潜水器，并不适用于全海深潜水器[3]。因此，为了适应全海深载人潜水器的作业需求，我国需要开发强度更高的钛合金材料。本文所研究的新型钛合金便是我国最新设计的深海载人潜水器耐压壳专用高强钛合金,对该钛合金材料疲劳性能的研究有助于我国在深海载人潜水器研究领域取得重大突破，为开发更加安全可靠、功能性更强的全海深潜水器打下坚实基础。因此，针对我国深海载人潜水器耐压壳用新型钛合金材料，开展新型钛合金材料的疲劳试验，并对钛合金材料的疲劳寿命进行预报有着重要的意义。

近年来，国内外许多专家学者针对钛合金材料的疲劳试验及疲劳寿命预报方法开展了诸多研究。2013 年，董庆磊、张建国等[4]通过修正原有的钛合金疲劳寿命预报模型，得到了适用于TC21 钛合金疲劳寿命预报的新模型；2015 年，Moussaoui 等[5]提出了一种可以在一定程度上描述Ti-6Al-4V 钛合金疲劳行为的模型，但一旦超过7×105个循环，该模型的预报结果就不精确；……