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第一章 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4

1.2.2 合金元素的影响7

1.3 航空常用的钛合金8

1.3.1 α钛合金9

1.3.2 β钛合金10

1.3.3 α+β钛合金10

1.4 钛合金的组织与力学性能11

1.4.1 拉伸性能14

1.4.2 断裂韧度及裂纹扩展速率15

1.4.3 疲劳性能23

1.4.4 热稳定性及抗蠕变性能26

1.5 航空钛合金零件常见的失效模式27

1.6 钛合金应用前景及发展方向29

参考文献32

第二章 钛合金及其零部件的疲劳断裂失效34

2.1 低周疲劳断裂及其基本特征34

2.1.1 钛合金低周疲劳现象及其特点35

2.1.2 钛合金低周疲劳损伤表面形貌与裂纹扩展特征39

2.1.3 钛合金疲劳断口的宏、微观特征45

2.2 高周疲劳断裂及其基本特征52

2.2.1 钛合金高周疲劳现象及其特点52

2.2.2 钛合金高周疲劳损伤表面形貌55

2.2.3 钛合金高周疲劳断口的宏、微观分析55

2.3 钛合金的微动疲劳及其基本特征61

2.4 腐蚀疲劳及其环境对疲劳损伤的影响68

2.4.1 环境对钛合金疲劳损伤的影响69

2.4.2 腐蚀疲劳70

2.5 钛合金疲劳断裂失效的预防75

2.5.1 设计75

2.5.2 材料与构件的抗力75

2.5.3 制造过程76

参考文献80

第三章 钛合金的腐蚀与磨损失效82

3.1 钛合金的腐蚀损伤82

3.1.1 钛及其合金的化学腐蚀抗力83

3.1.2 钛及其合金的电化学腐蚀抗力86

3.2 钛合金的应力腐蚀开裂87

3.2.1 钛合金应力腐蚀损伤的条件和特点87

3.2.2 应力腐蚀断口特征90

3.2.3 钛合金应力腐蚀开裂的判断92

3.3 钛合金的氢脆断裂92

3.3.1 钛合金中氢的来源与存在形式93

3.3.2 钛合金氢脆的类型94

3.3.3 钛合金氢脆的断口特征97

3.3.4 钛合金氢脆断裂失效的判别100

3.4 钛合金的液态金属致脆102

3.5 提高钛合金环境抗力和预防环境失效的技术措施104

3.6 钛合金的磨损失效及其预防106

3.6.1 冲刷磨损107

3.6.2 提高钛合金零部件磨损失效及微动损伤抗力的技术措施109

参考文献113

4.1.1 金属夹杂114

第四章 钛合金零部件制造过程中的常见缺陷与预防114

4.1 与熔炼工艺相关的缺陷114

4.1.2 非金属夹杂119

4.1.3 化学成分偏析127

4.2 与其它工艺相关的缺陷139

4.2.1 破坏金属连续性的缺陷140

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147

4.2.3 冷加工工艺缺陷162

4.2.4 焊接缺陷174

4.2.5 铸造缺陷180

4.3 钛合金零部件的表面完整性186

4.3.1 表面完整性定义及其重要性186

4.3.2 装配不当对钛合金零部件疲劳抗力的影响187

4.3.3 冶金缺陷对钛合金零部件疲劳抗力的影响189

4.3.4 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192

4.4 冷床熔炼技术——消除熔炼相关缺陷的有效途径195

4.5 钛合金零部件的材质检验198

4.5.1 原材料复验198

4.5.2 半成品检验199

4.5.3 成品检验199

4.5.4 我国钛合金材质检验与西方国家的差异201

参考文献202

第五章 钛合金的其它失效形式及其预防204

5.1 钛合金的失稳204

5.1.1 构件失稳失效的基本概念204

5.1.2 失稳失效的基本特征和基本判据206

5.2.1 钛合金超温的特点207

5.2 钛合金的超温207

5.2.2 钛合金的温色变化及其超温判别208

5.3 钛合金的蠕变及其变形失效209

5.3.1 金属蠕变的基本过程209

5.3.2 钛合金蠕变的基本特点210

5.3.3 钛合金蠕变断口的基本特征及其判断212

5.3.4 变形伸长失效214

5.4 钛合金的表面污染214

5.4.1 氧污染的危害及其影响因素214

5.4.2 氧化污染层检查方法224

5.4.3 氢污染226

5.4.4 氮污染229

参考文献229

6.1 钛合金缺陷敏感性230

第六章 钛合金的缺陷敏感性与损伤容限230

6.2 钛合金零部件的损伤容限设计232

6.3 钛合金零部件原始疲劳质量的估算及其分布234

6.4 钛合金零部件裂纹“扩展寿命”的估算241

6.4.1 裂纹扩展寿命估算的理论基础及基本步骤241

6.4.2 断口反推疲劳裂纹扩展寿命的基本方法243

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247

6.5 钛合金零部件缺陷“扩展应力”的断口反推250

6.5.1 断口反推疲劳应力大小的基本方法251

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252

6.5.3 断口疲劳条带反推应力的实验室研究253

6.5.4 钛合金叶片振动应力反推实例257

6.5.5 断口反推疲劳应力存在的问题268

参考文献269