超细晶纯钛无毒，具有良好的生物相容性和优异的机械性能，受到医学研究者的青睐[1]
目前，大尺寸块体超细晶纯钛的有效制备方式是剧烈塑性变形[2]
等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing，ECAP)是最具工业应用前景的剧烈塑性变形技术之一
但是，ECAP变形的均匀性较差且存在晶粒细化极限和强度极限[3]
ECAP变形后进行塑性变形处理(冷拔、轧制和旋锻等)，能进一步细化晶粒和提高强度[4,5]
在结构件的服役过程中，疲劳性能极为重要
结构件的使用寿命，分为疲劳裂纹萌生寿命和疲劳裂纹扩展寿命
疲劳裂纹萌生寿命是微观缺陷发展到宏观可检测裂纹对应的寿命，可用疲劳理论方法确定；而疲劳裂纹扩展寿命是指宏观可检测裂纹扩展到临界裂纹而发生破坏这个区间的寿命，可用断裂力学方法确定[6]
与粗晶相比，超细晶材料的疲劳极限显著提高，而抗疲劳裂纹扩展能力则降低[7]
晶粒尺寸对疲劳性能的双重影响在于，细晶具有较高的抗裂纹萌生性，而粗晶则具有较强的抗裂纹扩展能力[8,9]
目前，关于超细晶纯钛疲劳裂纹扩展的研究报道较少
文献[8]对比研究了粗晶纯钛和8道次ECAP变形超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展行为，发现超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展门槛值降低，裂纹扩展速率高于粗晶纯钛
而Hyun等[10]关于6道次ECAP变形超细晶纯钛的裂纹扩展实验结果与之相反，发现超细晶纯钛抗疲劳裂纹扩展能力强于粗晶纯钛，认为其主要原因是塑性诱导裂纹闭合
Fintová等[11]对4道次ECAP+冷拔(Cold Drawing，CD)复合变形制备的超细晶纯钛的研究结果表明，ECAP+CD复合变形试样的疲劳裂纹扩展门槛值低于粗晶，裂纹扩展速率高于粗晶
超细晶纯钛的抗疲劳裂纹扩展能力与其微观组织特征密切相关，因此研究微观组织对超细晶纯钛疲劳裂纹扩展的影响有重要的意义
本文对比研究2道次室温ECAP变形、ECAP+旋锻(Rotary Swaging，RS)复合变形以及旋锻后300℃和400℃退火1 h共4种具有不同微观组织的超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展行为，分析不同晶粒尺寸以及微观组织特征对超细晶纯钛疲劳裂纹扩展行为的影响
从断裂力学的角度分析不同状态超细晶纯钛的疲劳裂纹扩展行为的差异
1 实验方法
实验用材料为热轧纯钛TA1棒材，其化学成分列于表1
将原始TA1棒材机加工成直径为25
声明：
“超细晶纯钛疲劳裂纹的扩展行为” 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：刘晓燕,柳奎君,杨西荣,王敬忠,罗雷
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2025年05月23日 ~ 25日 
