● 摘要
线性摩擦焊是一种高效、优质、环保、节能的固相连接技术,是设计和制造先进航空发动机整体叶盘的关键技术,钛合金是航空发动机整体叶盘的重要材料。但由于焊接接头显微组织具有不均匀性,导致了钛合金线性摩擦焊接头的抗冲击性能、断裂性能及疲劳强度和疲劳裂纹扩展速率等性能数据的分散性,因此需要应用概率断裂力学与统计学的方法对线性摩擦焊的断裂和疲劳性能进行分析,为航空发动机设计和制造质量保证提供参考,进而保证发动机整体叶盘焊接结构的完整性、可靠性、安全性和维修性。
对钛合金线性摩擦焊接头的抗冲击性能进行了概率分析,研究了TC17(α+β锻)+TC17(β锻)钛合金线性摩擦焊接头和母材的抗冲击性能,TC4+TC17钛合金线性摩擦焊接头不同区域和不同热处理温度下TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头的冲击韧性变化规律。
研究了不同热处理温度下TC4-DT钛合金线性摩擦焊接头界面和热影响区、TC17(α+β锻)+TC17(β锻)钛合金线性摩擦焊接头各区域、不同保温时间下TC4+TC17钛合金线性摩擦焊接头各区域的断裂韧性和TC11+TC17钛合金线性摩擦焊接头的断裂韧性的统计分散性及其变化规律。 对TC4钛合金和接头、TC17钛合金和接头、TC4+TC17钛合金线性摩擦焊接头的室温轴向应力疲劳性能进行了概率分析,研究了不同钛合金和接头的中值S-N曲线,分析了不同钛合金和接头的轴向应力疲劳断裂性能的变化规律和分散性。 研究了TC17(α+β锻)钛合金和TC17(β锻)钛合金以及TC17(α+β锻)+TC17(β锻)钛合金线性摩擦接头界面区、热影响区的疲劳裂纹扩展速率的统计分散性,比较了概率水平为95%和50%情况下钛合金和焊接件各区域的疲劳裂纹扩展速率规律,为钛合金线性摩擦焊接头的疲劳断裂预测提供了依据。
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