梯度组织结构Beta钛合金强韧化机制及疲劳损伤行为研究

Beta Ti alloys with high strength and enhanced formability are the key structural materials in aerospace and marine fields. The strengthening and toughening of Beta Ti alloys are always got attention of the researchers. In order to optimize the strength and ductility of stabilized Beta Ti alloys, a gradient structural Beta Ti alloy will be produced by pre-torsion deformation and aging treatment in this project. The gradient structural Beta Ti alloy can achieve an optimized strength and ductility due to its strength change gradually from the surface to interior. Then, the mechanism for strengthening and toughening will be revealed. The fatigue behavior of the gradient structural Beta Ti alloy will be comparatively studied under different applied stress conditions, aim to establish the microstructural evolution map and fatigue crack initiation and propagation model. Meanwhile, the fatigue strength design criteria of the gradient structural material will be proposed, and provide theoretical basis for the evaluation of its service performance.

Beta钛合金具有高的强度和良好冷加工成型能力，是航空航海等领域不可或缺的关键结构材料，其强韧化一直受到研究者的关注。为了提高稳定Beta钛合金的强度与韧性匹配性，本项目拟通过预扭转变形+时效处理工艺来制备出梯度组织结构Beta钛合金，使其强度从表面到心部呈梯度分布，进而同时获得高的强度和韧性，并揭示梯度组织结构Beta钛合金的强韧化机制；通过对比研究不同外加应力分布状态下梯度组织结构Beta钛合金的疲劳行为，建立不同外加应力状态下梯度组织结构Beta钛合金微观结构演化规律图和疲劳裂纹萌生及扩展模型，发展非均匀组织材料的疲劳损伤与断裂模型；并提出不同外加应力状态下梯度组织结构材料的疲劳强度设计准则，为梯度组织结构材料服役性能评价提供理论依据。

Beta钛合金具有高的强度和良好冷加工成型能力，是航空航海等领域不可或缺的关键结构材料，其强韧化一直受到研究者的关注。本项目通过预扭转变形+时效处理工艺制备出了梯度组织结构Beta钛合金，使其强度从表面到心部呈梯度分布，同时获得高的强度和韧性；通过对比不同外加应力状态下梯度结构钛合金的疲劳寿命、微观组织和断口形貌，提出了当外加应力载荷分布与梯度结构钛合金的强度分布匹配度越高，梯度结构钛合金的疲劳性能提高越明显的准则，建立了不同外加应力状态下梯度结构钛合金微观组织结构演化规律图和疲劳裂纹萌生及扩展模型，为梯度结构钛合金服役性评定及结构材料强韧化设计提供了理论依据。