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目次
書摘/試閱
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《航空用鈦合金的失效及其預防(第2版)(精)》簡要介紹了鈦及其合金金屬學基礎以及組織性能關系，著重介紹了鈦合金及其零部件的失效特征、模式、機理與預防以及制造過程中的常見缺陷及其形成機理、檢測及其預防技術。同時，鈦合金的缺陷敏感性及其損傷容限、近年來發展起來的提高鈦合金加工質量和表面完整性的新穎的強化技術與方法，也是本書的重要內容。
《航空用鈦合金的失效及其預防(第2版)(精)》不僅可為從事航空鈦合金研制、零部件設計、生產以及失效分析的人員提供借鑒和幫助，而且也將為其他行業部門從事鈦合金設計、研制的科研人員與院校師生提供參考和借鑒。
名人/編輯推薦
《航空用鈦合金的失效及其預防(第2版)》不僅可為從事航空鈦合金研制、零部件設計、生產以及失效分析的人員提供借鑒和幫助，而且也將為其他行業部門從事鈦合金設計、研制的科研人員與院校師生提供參考和借鑒。
目次
第1章概論
1.1鈦合金在航空上的應用
1.2鈦及其合金的金屬學基礎
1.2.1雜質的影響
1.2.2合金元素的影響
1.3鈦合金的組織與力學性能
1.3.1鈦合金的分類
1.3.2顯微組織
1.3.3拉伸性能
1.3.4斷裂韌度及裂紋擴展速率
1.3.5疲勞性能
1.3.6熱穩定性及抗蠕變性能
1.4航空鈦合金零件常見的失效模式
1.5鈦合金應用前景及發展方向
參考文獻
第2章鈦合金及其零部件的疲勞斷裂失效
2.1低周疲勞斷裂及其基本特征
2.1.1鈦合金低周疲勞現象及其特點
2.1.2鈦合金低周疲勞損傷表面形貌與裂紋擴展特征
2.1.3鈦合金疲勞斷口的宏、微觀特征
2.2高周疲勞斷裂及其基本特征
2.2.1鈦合金高周疲勞現象及其特點
2.2.2鈦合金高周疲勞損傷表面形貌
2.2.3鈦合金高周疲勞斷口的宏、微觀分析
2.3鈦合金的微動疲勞及其基本特征
2.4鈦合金焊接接頭的疲勞斷裂及其基本特征
2.4.1焊接接頭疲勞裂紋擴展行為
2.4.2焊接缺陷對疲勞行為的影響
2.4.3焊接接頭疲勞斷口的宏、微觀特征
2.5腐蝕疲勞及其環境對疲勞損傷的影響
2.5.1環境對鈦合金疲勞損傷的影響
2.5.2腐蝕疲勞
2.6鈦合金疲勞斷裂失效的預防
2.6.1設計
2.6.2材料與構件的抗力
2.6.3制造過程
參考文獻
第3章鈦合金的腐蝕與磨損失效
3.1鈦合金的腐蝕損傷
3.1.1鈦及其合金的化學腐蝕抗力
3.1.2鈦及其合金的電化學腐蝕抗力
3.2鈦合金的應力腐蝕開裂
3.2.1鈦合金應力腐蝕損傷的條件和特點
3.2.2應力腐蝕斷口特征
3.2.3鈦合金應力腐蝕開裂的判斷
3.3鈦合金的氫脆斷裂
3.3.1鈦合金中氫的來源與存在形式
3.3.2鈦合金氫脆的類型
3.3.3鈦合金氫脆的斷口特征
3.3.4鈦合金氫脆斷裂失效的判別
3.4鈦合金的液態金屬致脆
3.4.1鈦合金的鎘脆
3.4.2鈦合金的銅脆
3.4.3鈦合金的銀脆
3.5鈦合金的氣蝕
3.6提高鈦合金環境抗力和預防環境失效的技術措施
3.7鈦合金的磨損失效及其預防
3.7.1沖刷磨損
3.7.2提高鈦合金零部件磨損失效及微動損傷抗力
的技術措施
參考文獻
第4章鈦合金零部件制造過程中的常見缺陷與預防
4.1與熔煉工藝相關的缺陷
4.1.1金屬夾雜
4.1.2非金屬夾雜
4.1.3化學成分偏析
4.2與其他工藝相關的缺陷
4.2.1破壞金屬連續性的缺陷
4.2.2熱變形或熱處理工藝控制不當造成的不合格金相組織
4.2.3冷加工工藝缺陷
4.2.4焊接缺陷
4.2.5鑄造缺陷
4.3鈦合金零部件的表面完整性
4.3.1表面完整性定義及其重要性
4.3.2表面強化對鈦合金零部件疲勞抗力的影響
4.3.3裝配不當對鈦合金零部件疲勞抗力的影響
4.3.4冶金缺陷對鈦合金零部件疲勞抗力的影響
4.3.5機械加工工藝因素及圓角尺尺寸對鈦合金零部件
疲勞抗力的影響
4.4冷床熔煉技術——消除熔煉相關缺陷的有效途徑
4.5鈦合金零部件的材質檢驗
4.5.1原材料復驗
4.5.2半成品檢驗
4.5.3成品檢驗
4.5.4我國鈦合金材質檢驗與西方國家的差異
參考文獻
第5章鈦合金的其他失效形式及其預防
5.1鈦合金的失穩
5.1.1構件失穩失效的基本概念
5.1.2失穩失效的基本特征和基本判據
5.2鈦合金的超溫
5.2.1鈦合金超溫的特點
5.2.2鈦合金的溫色變化及其超溫判別
5.3鈦合金的蠕變及其變形失效
5.3.1金屬蠕變的基本過程
5.3.2鈦合金蠕變的基本特點
5.3.3鈦合金蠕變斷口的基本特征及其判斷
5.3.4變形伸長失效
5.4鈦合金的表面污染
5.4.1氧污染的危害及其影響因素
5.4.2氧化污染層檢查方法
5.4.3氫污染
5.4.4氮污染
5.5鈦火
5.5.1鈦火產生原因
5.5.2預防鈦火的措施
參考文獻
第6章鈦合金的缺陷敏感性與損傷容限
6.1鈦合金缺陷敏感性
6.2鈦合金零部件的損傷容限設計
6.3鈦合金零部件原始疲勞質量
6.3.1原始疲勞質量的評估對象和思路
6.3.2原始疲勞質量的評估模型與算法
6.3.3鈦合金焊接接頭原始疲勞質量評估及其影響因素
6.4鈦合金零部件裂紋“擴展壽命”的估算
6.4.1裂紋擴展壽命估算的理論基礎及基本步驟
6.4.2斷口反推疲勞裂紋擴展壽命的基本方法
6.4.3鈦合金零部件裂紋擴展壽命估算誤差及其工程應用
6.5鈦合金零部件缺陷“擴展應力”的斷口反推
6.5.1斷口反推疲勞應力大小的基本方法
6.5.2利用疲勞條帶間距進行斷口反推疲勞應力
的基本原理
6.5.3斷口疲勞條帶反推應力的實驗室研究
6.5.4鈦合金葉片振動應力反推實例
6.5.5斷口反推疲勞應力存在的問題
參考文獻
1.1鈦合金在航空上的應用
1.2鈦及其合金的金屬學基礎
1.2.1雜質的影響
1.2.2合金元素的影響
1.3鈦合金的組織與力學性能
1.3.1鈦合金的分類
1.3.2顯微組織
1.3.3拉伸性能
1.3.4斷裂韌度及裂紋擴展速率
1.3.5疲勞性能
1.3.6熱穩定性及抗蠕變性能
1.4航空鈦合金零件常見的失效模式
1.5鈦合金應用前景及發展方向
參考文獻
第2章鈦合金及其零部件的疲勞斷裂失效
2.1低周疲勞斷裂及其基本特征
2.1.1鈦合金低周疲勞現象及其特點
2.1.2鈦合金低周疲勞損傷表面形貌與裂紋擴展特征
2.1.3鈦合金疲勞斷口的宏、微觀特征
2.2高周疲勞斷裂及其基本特征
2.2.1鈦合金高周疲勞現象及其特點
2.2.2鈦合金高周疲勞損傷表面形貌
2.2.3鈦合金高周疲勞斷口的宏、微觀分析
2.3鈦合金的微動疲勞及其基本特征
2.4鈦合金焊接接頭的疲勞斷裂及其基本特征
2.4.1焊接接頭疲勞裂紋擴展行為
2.4.2焊接缺陷對疲勞行為的影響
2.4.3焊接接頭疲勞斷口的宏、微觀特征
2.5腐蝕疲勞及其環境對疲勞損傷的影響
2.5.1環境對鈦合金疲勞損傷的影響
2.5.2腐蝕疲勞
2.6鈦合金疲勞斷裂失效的預防
2.6.1設計
2.6.2材料與構件的抗力
2.6.3制造過程
參考文獻
第3章鈦合金的腐蝕與磨損失效
3.1鈦合金的腐蝕損傷
3.1.1鈦及其合金的化學腐蝕抗力
3.1.2鈦及其合金的電化學腐蝕抗力
3.2鈦合金的應力腐蝕開裂
3.2.1鈦合金應力腐蝕損傷的條件和特點
3.2.2應力腐蝕斷口特征
3.2.3鈦合金應力腐蝕開裂的判斷
3.3鈦合金的氫脆斷裂
3.3.1鈦合金中氫的來源與存在形式
3.3.2鈦合金氫脆的類型
3.3.3鈦合金氫脆的斷口特征
3.3.4鈦合金氫脆斷裂失效的判別
3.4鈦合金的液態金屬致脆
3.4.1鈦合金的鎘脆
3.4.2鈦合金的銅脆
3.4.3鈦合金的銀脆
3.5鈦合金的氣蝕
3.6提高鈦合金環境抗力和預防環境失效的技術措施
3.7鈦合金的磨損失效及其預防
3.7.1沖刷磨損
3.7.2提高鈦合金零部件磨損失效及微動損傷抗力
的技術措施
參考文獻
第4章鈦合金零部件制造過程中的常見缺陷與預防
4.1與熔煉工藝相關的缺陷
4.1.1金屬夾雜
4.1.2非金屬夾雜
4.1.3化學成分偏析
4.2與其他工藝相關的缺陷
4.2.1破壞金屬連續性的缺陷
4.2.2熱變形或熱處理工藝控制不當造成的不合格金相組織
4.2.3冷加工工藝缺陷
4.2.4焊接缺陷
4.2.5鑄造缺陷
4.3鈦合金零部件的表面完整性
4.3.1表面完整性定義及其重要性
4.3.2表面強化對鈦合金零部件疲勞抗力的影響
4.3.3裝配不當對鈦合金零部件疲勞抗力的影響
4.3.4冶金缺陷對鈦合金零部件疲勞抗力的影響
4.3.5機械加工工藝因素及圓角尺尺寸對鈦合金零部件
疲勞抗力的影響
4.4冷床熔煉技術——消除熔煉相關缺陷的有效途徑
4.5鈦合金零部件的材質檢驗
4.5.1原材料復驗
4.5.2半成品檢驗
4.5.3成品檢驗
4.5.4我國鈦合金材質檢驗與西方國家的差異
參考文獻
第5章鈦合金的其他失效形式及其預防
5.1鈦合金的失穩
5.1.1構件失穩失效的基本概念
5.1.2失穩失效的基本特征和基本判據
5.2鈦合金的超溫
5.2.1鈦合金超溫的特點
5.2.2鈦合金的溫色變化及其超溫判別
5.3鈦合金的蠕變及其變形失效
5.3.1金屬蠕變的基本過程
5.3.2鈦合金蠕變的基本特點
5.3.3鈦合金蠕變斷口的基本特征及其判斷
5.3.4變形伸長失效
5.4鈦合金的表面污染
5.4.1氧污染的危害及其影響因素
5.4.2氧化污染層檢查方法
5.4.3氫污染
5.4.4氮污染
5.5鈦火
5.5.1鈦火產生原因
5.5.2預防鈦火的措施
參考文獻
第6章鈦合金的缺陷敏感性與損傷容限
6.1鈦合金缺陷敏感性
6.2鈦合金零部件的損傷容限設計
6.3鈦合金零部件原始疲勞質量
6.3.1原始疲勞質量的評估對象和思路
6.3.2原始疲勞質量的評估模型與算法
6.3.3鈦合金焊接接頭原始疲勞質量評估及其影響因素
6.4鈦合金零部件裂紋“擴展壽命”的估算
6.4.1裂紋擴展壽命估算的理論基礎及基本步驟
6.4.2斷口反推疲勞裂紋擴展壽命的基本方法
6.4.3鈦合金零部件裂紋擴展壽命估算誤差及其工程應用
6.5鈦合金零部件缺陷“擴展應力”的斷口反推
6.5.1斷口反推疲勞應力大小的基本方法
6.5.2利用疲勞條帶間距進行斷口反推疲勞應力
的基本原理
6.5.3斷口疲勞條帶反推應力的實驗室研究
6.5.4鈦合金葉片振動應力反推實例
6.5.5斷口反推疲勞應力存在的問題
參考文獻
書摘/試閱
鈦合金零部件發生高周疲勞破壞主要是由于高頻振動所致，如壓氣機轉子葉片在扭轉共振節線上的“掉角”斷裂、葉身的彎曲振動或受其他高速轉動部件的強迫振動，如某發動機壓氣機三級內環的疲勞開裂，實際上就是在構件存在微小缺陷的情況下，由于其他零部件的強迫振動導致的疲勞開裂。
2.3鈦合金的微動疲勞及其基本特征
現代航空發動機壓氣機葉片與盤大多由鈦合金制成，由于盤片接觸表面之間存在法向壓力并存在小幅值的相對滑動，在機械的和化學的聯合作用下會產生包括微動疲勞、微動磨損在內的微動損傷。微動疲勞產生的微裂紋和微動磨損造成的尺寸改變會造成盤片間喪失正常的配合關系，微動磨損引起的表面腐蝕損傷會大大降低零件的疲勞抗力。同時鈦合金壓氣機時片與鈦盤的微動損傷部位在盤片榫頭與榫槽的表面接觸處，不分解很難進行有效的檢測或監控。至今還沒有一個統一有效的方法能在設計階段去預測和防止微動損傷的發生。加之鈦合金的導熱性差，摩擦系數大，抗磨性也較差，對微動損傷極為敏感。因此，鈦合金盤片之間的微動損傷問題一直受到工程界的普遍關注，也是當前國內外研究微動損傷及其預防措施的重點。
微動疲勞是疲勞和微動磨損協同作用導致的損傷過程，直接受材料特性、接觸區微動狀況及應力狀態的影響，微動條件的改變使得疲勞和微動磨損在微動過程中所起的作用不同，因此從損傷機理出發，可將微動的影響因素分為3類，即材料因素、疲勞（或力學）因素和磨損狀況因素。盡管影響微動過程的單一因素很多，但可將這些因素分為主要因素和次要因素。主要因素包括微動位移幅、摩擦系數、接觸壓力及其分布等，它們決定了微動接觸區是處于整體滑移狀態還是處于部分滑移狀態，以及疲勞和磨損在微動過程中的作用權重，其他因素則通過圖2—25所示的關系而起相對次要或闖接的作用。
對于轉子葉片來說，微動損傷引起的疲勞斷裂失效有如下兩種情況：
（1）帶冠葉片的葉冠微動磨損引起葉冠之間的間隙增大，使葉片所受的振動應力、扭轉應力也相應增大。當其綜合應力超過允許值時，就會在葉片的危險截面處出現疲勞斷裂。轉予葉片葉冠微動磨損的形貌特征大多是鋸齒狀，少數可見到高溫腐蝕磨損特征。葉冠微動磨損的過程是：在發動機轉速變化過程中，葉片出現振動（如共振），兩個檑匹配的葉冠側邊產生微小的相對滑動（微動），即摩擦磨損。葉冠問的間隙增大，失去阻尼作用。
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