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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