航空用钛合金的失效及其预防PDF电子书下载

第1章 概论 1

1.1 钛合金在航空上的应用 1

1.2 钛及其合金的金属学基础 3

1.2.1 杂质的影响 3

1.2.2 合金元素的影响 6

1.3 钛合金的组织与力学性能 7

1.3.1 钛合金的分类 7

1.3.2 显微组织 7

1.3.3 拉伸性能 8

1.3.4 断裂韧度及裂纹扩展速率 9

1.3.5 疲劳性能 15

1.3.6 热稳定性及抗蠕变性能 17

1.4 航空钛合金零件常见的失效模式 18

1.5 钛合金应用前景及发展方向 19

参考文献 21

第2章 钛合金及其零部件的疲劳断裂失效 23

2.1 低周疲劳断裂及其基本特征 23

2.1.1 钛合金低周疲劳现象及其特点 23

2.1.2 钛合金低周疲劳损伤表面形貌与裂纹扩展特征 26

2.1.3 钛合金疲劳断口的宏、微观特征 32

2.2 高周疲劳断裂及其基本特征 37

2.2.1 钛合金高周疲劳现象及其特点 37

2.2.2 钛合金高周疲劳损伤表面形貌 40

2.2.3 钛合金高周疲劳断口的宏、微观分析 41

2.3 钛合金的微动疲劳及其基本特征 46

2.4 钛合金焊接接头的疲劳断裂及其基本特征 51

2.4.1 焊接接头疲劳裂纹扩展行为 51

2.4.2 焊接缺陷对疲劳行为的影响 59

2.4.3 焊接接头疲劳断口的宏、微观特征 62

2.5 腐蚀疲劳及其环境对疲劳损伤的影响 65

2.5.1 环境对钛合金疲劳损伤的影响 65

2.5.2 腐蚀疲劳 67

2.6 钛合金疲劳断裂失效的预防 69

2.6.1 设计 69

2.6.2 材料与构件的抗力 69

2.6.3 制造过程 70

参考文献 73

第3章 钛合金的腐蚀与磨损失效 75

3.1 钛合金的腐蚀损伤 75

3.1.1 钛及其合金的化学腐蚀抗力 75

3.1.2 钛及其合金的电化学腐蚀抗力 77

3.2 钛合金的应力腐蚀开裂 78

3.2.1 钛合金应力腐蚀损伤的条件和特点 78

3.2.2 应力腐蚀断口特征 80

3.2.3 钛合金应力腐蚀开裂的判断 81

3.3 钛合金的氢脆断裂 83

3.3.1 钛合金中氢的来源与存在形式 83

3.3.2 钛合金氢脆的类型 85

3.3.3 钛合金氢脆的断口特征 86

3.3.4 钛合金氢脆断裂失效的判别 90

3.4 钛合金的液态金属致脆 90

3.4.1 钛合金的镉脆 91

3.4.2 钛合金的铜脆 91

3.4.3 钛合金的银脆 92

3.5 钛合金的气蚀 93

3.6 提高钛合金环境抗力和预防环境失效的技术措施 94

3.7 钛合金的磨损失效及其预防 96

3.7.1 冲刷磨损 97

3.7.2 提高钛合金零部件磨损失效及微动损伤抗力的技术措施 99

参考文献 101

第4章 钛合金零部件制造过程中的常见缺陷与预防 102

4.1 与熔炼工艺相关的缺陷 102

4.1.1 金属夹杂 102

4.1.2 非金属夹杂 106

4.1.3 化学成分偏析 112

4.2 与其他工艺相关的缺陷 121

4.2.1 破坏金属连续性的缺陷 121

4.2.2 热变形或热处理工艺控制不当造成的不合格金相组织 130

4.2.3 冷加工工艺缺陷 141

4.2.4 焊接缺陷 151

4.2.5 铸造缺陷 154

4.3 钛合金零部件的表面完整性 158

4.3.1 表面完整性定义及其重要性 158

4.3.2 表面强化对钛合金零部件疲劳抗力的影响 159

4.3.3 装配不当对钛合金零部件疲劳抗力的影响 162

4.3.4 冶金缺陷对钛合金零部件疲劳抗力的影响 163

4.3.5 机械加工工艺因素及圆角R尺寸对钛合金零部件疲劳抗力的影响 165

4.4 冷床熔炼技术——消除熔炼相关缺陷的有效途径 168

4.5 钛合金零部件的材质检验 170

4.5.1 原材料复验 170

4.5.2 半成品检验 170

4.5.3 成品检验 171

4.5.4 我国钛合金材质检验与西方国家的差异 172

参考文献 173

第5章 钛合金的其他失效形式及其预防 174

5.1 钛合金的失稳 174

5.1.1 构件失稳失效的基本概念 174

5.1.2 失稳失效的基本特征和基本判据 175

5.2 钛合金的超温 176

5.2.1 钛合金超温的特点 176

5.2.2 钛合金的温色变化及其超温判别 177

5.3 钛合金的蠕变及其变形失效 178

5.3.1 金属蠕变的基本过程 178

5.3.2 钛合金蠕变的基本特点 179

5.3.3 钛合金蠕变断口的基本特征及其判断 180

5.3.4 变形伸长失效 182

5.4 钛合金的表面污染 182

5.4.1 氧污染的危害及其影响因素 182

5.4.2 氧化污染层检查方法 190

5.4.3 氢污染 192

5.4.4 氮污染 194

5.5 钛火 195

5.5.1 钛火产生原因 195

5.5.2 预防钛火的措施 196

参考文献 196

第6章 钛合金的缺陷敏感性与损伤容限 197

6.1 钛合金缺陷敏感性 197

6.2 钛合金零部件的损伤容限设计 199

6.3 钛合金零部件原始疲劳质量 200

6.3.1 原始疲劳质量的评估对象和思路 200

6.3.2 原始疲劳质量的评估模型与算法 201

6.3.3 钛合金焊接接头原始疲劳质量评估及其影响因素 212

6.4 钛合金零部件裂纹“扩展寿命”的估算 215

6.4.1 裂纹扩展寿命估算的理论基础及基本步骤 215

6.4.2 断口反推疲劳裂纹扩展寿命的基本方法 217

6.4.3 钛合金零部件裂纹扩展寿命估算误差及其工程应用 220

6.5 钛合金零部件缺陷“扩展应力”的断口反推 222

6.5.1 断口反推疲劳应力大小的基本方法 223

6.5.2 利用疲劳条带间距进行断口反推疲劳应力的基本原理 223

6.5.3 断口疲劳条带反推应力的实验室研究 224

6.5.4 钛合金叶片振动应力反推实例 227

6.5.5 断口反推疲劳应力存在的问题 234

参考文献 234