Fe对Ti-6Al-4V ELI合金力学性能的影响

材料研究学报, 2016, 30(4): 299-306. doi: 10.11901/1005.3093.2015.353

Fe对Ti-6Al-4V ELI合金力学性能的影响

梁恩泉 ^1, , 黄森森 ^2, , 马英杰 ^3, , 张韧 ^4, , 雷家峰 ^5, , 柳洋 ^6,

1.中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海200232

2.东北大学材料科学与工程学院沈阳110819;中国科学院金属研究所沈阳110016

3.中国科学院金属研究所沈阳110016

4.中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海200232

5.中国科学院金属研究所沈阳110016

6.中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究院上海200232

关键词：金属材料 , Ti-6Al-4V ELI , 铁含量 , 断裂韧性 , 疲劳裂纹扩展 , 蠕变

The Influence of Fe on the Mechanical Properties of Ti-6Al-4V ELI Alloy

Keywords： metallic materials , Ti-6Al-4V ELI , Fe content , fracture toughness , fatigue crack growth , creep

研究了Fe含量(0.03％-0.24％,质量分数)对Ti-6Al-4V ELI (TC4 ELI)合金力学性能的影响.利用EBSD对合金显微组织进行了表征,对3种不同Fe含量的TC4 ELI的拉伸性能、断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率(da/dN)、蠕变性能进行了对比分析.结果表明:随着Fe含量增加,在保持断裂韧性不变的同时,TC4 ELI合金的抗拉强度获得提高;3种Fe含量的TC4 ELI合金在室温和200℃时的疲劳裂纹扩展速率相当,而400℃条件下提高Fe含量将增大da/dN;低于350℃时,提高Fe含量能够增强合金的抗蠕变能力,而高于350℃时,Fe的作用相反.分析可知:微量Fe在β相内富集,具有固溶强化作用,从而提高了合金的抗拉强度;高于350℃时,Fe具有加速扩散作用,加速了基体内原子和界面的运动,导致裂纹尖端塑性区内位错运动阻力降低,从而提高了da/dN,并且Fe加快了位错攀移的过程,提高蠕变速率,而低于350℃条件下,扩散运动减弱,Fe主要起到强化作用.

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