钛合金具有比强度高、耐腐蚀和耐高温性能优异等特点
因此，在航空航天、生物医学、深海服役等领域得到了广泛的应用[1~5]
Ti-6Al-4V(TC4)合金是一种应用最广的α+β型钛合金[6]，通过降低其中的C、N、O等元素含量便可制备出含超低间隙(Extra-low-interstitial, ELI)元素含量的TC4 ELI合金，其具有更高的可焊接性和冲压成型性[7~9]
深海潜水器是深海工程作业的重要装备，在潜水器下潜和上浮过程中其耐压壳承受极大的循环载荷[13,14]
随着深海潜水器下潜深度增加对其材料更高力学性能的需求，TC4 ELI合金在耐压壳上的应用备受关注[10~12]，而耐压壳用钛合金在循环大应变幅下的低周疲劳性能成为评价其服役性能的重要指标
同时，在较大循环载荷的作用下耐压壳材料将不可避免地产生局部应力集中[15]，其低周疲劳性能对缺口等缺陷引起的应力集中的敏感性直接关乎构件的服役可靠性
目前，对TC4 ELI合金疲劳性能的研究主要集中在显微组织对其疲劳性能的影响[16~21]
钛合金的低周疲劳性能强烈地依赖于其显微组织和疲劳加载应变幅[22]，而应变幅的增大将使合金疲劳寿命降低
在不同应变幅加载条件下，具有网篮组织的TC4 ELI合金往往呈现出循环软化特性，且随着应变幅的增大韧性断裂特征更显著[23]
在较低应变幅(0.6%)条件下，双态组织TC4合金中初生α相被拉长，表现为因α相参与疲劳变形而使材料寿命较长；而在较高应变幅(1.2%)条件下，疲劳裂纹穿过α相扩展，使材料的疲劳寿命变短[24]
同时，钛合金的疲劳性能对诸如缺口等缺陷极为敏感
随着缺口曲率半径的减小，缺口越尖锐，从而使得衡量零部件缺口处局部应力集中参数的疲劳缺口应力集中系数越大，材料疲劳失效的概率越高[25]
当具有网篮组织的TC17合金的缺口应力集中系数大于1.92时，缺口对疲劳寿命产生显著影响，使其疲劳寿命急剧降低[26]
为了更好地分析在循环载荷作用下钛合金的损伤情况，有研究者提出了多种预测钛合金疲劳寿命的模型[27]，包括基于应变能密度预测缺口构件疲劳寿命的模型[28]、基于临界应变法预测光滑和缺口试样的疲劳寿命模型[29]、基于剪应变的临界面法建立的预测TC4合金多轴疲劳寿命的模型[30]和基于表面缺口的总疲劳寿命的分离模型[31]
耐压壳结构因设计需求而不可避免地
声明：
“缺口应力集中系数对TC4 ELI合金低周疲劳性能的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：刘天福,张滨,张均锋,徐强,宋竹满,张广平
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2025年06月13日 ~ 15日 
