TA15钛合金（名义成分为Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V） 是一种典型的近a型钛合金，在高温下拥有很高的 抗蠕变机能和悠久强度，并拥有良好的焊接性和热 不变性蹬着点［1-4］。 TA15钛合金在航空航天领域有 着宽泛的利用，将其用于造作飞机隔框、梁、薄腹 板和壁板等复杂受力零件，能够增长机身强度、减 轻飞机的整体沉量[5]。

热盐侵蚀应力前提下资料的高温机能决定着飞 机关键结构部件的服役机能和寿命。据文件报路［6-9］,钛合金在热盐应力侵蚀过程中，其表表沉 积盐首吓纂合金产生一系列的化学反映，表表氧化 层被粉碎，进而表表产生侵蚀，基体失去；，腐 蚀产品中的氢向基体中扩散，导致合金基体脆化。 Pelersen［10］钻研发现，热盐应力侵蚀会引起Ti-6A1- 4V合金开裂。李少强等［⑴对Ti811及TC4钛合金的 热盐应力侵蚀行为进行了钻研，发现Ti811合金对 热盐应力侵蚀极度敏感，在一样前提下其热盐侵蚀 临界应力显著低于TC4钛合金。

500℃/470 MPa前提下的悠久寿命是TA15钛合金机能的重要查核指标之一。王琪等对TA15钛合金的高温蠕变行为进行钻研，推算了分歧温度下的临界应力以及合金的蠕变应力指数。但目前尚未有关于TA15钛合金在500℃/470 MPa前提下热盐应力侵蚀行为钻研的报路，该资料的侵蚀行为和断裂机造仍不明确。因而，以我国飞机用关键结构资料TA15钛合金为钻研对象，经分歧浓度盐液浸泡后，在500℃/470 MPa前提下进行悠久机能测试,并分析热盐应力侵蚀后试样显微组织特点及断口描摹，总结侵蚀环境成分对悠久机能的影响，深刻探求资料的侵蚀行为和悠久断裂机造，为进一步提升TA15钛合金高温机能及服役寿命，并为开发更精确的悠久机能检测表征技术提供支持。

1、尝试

1.1尝试资料

尝试资料为西部超导资料科技股份有限公司出产的TA15钛合金棒材，直径为300 mm,化学成分（质量分数）为：A1 6. 80% , Zr 1.75% ~ 2.2% , V2.2% , Ti为余量。棒材经850 ℃/2.5h/AC热处置后，显微组织为典型的双态组织，如图1所示。在棒材的M2处沿周向纵向取样，经精车、表圆磨削造备成 帕0 mm的悠久试样。试样表表粗糙度Ra约0.3μm。在工业酒精中将试样超声波振动洗濯15 min,以解除加工过程带来的传染。

1.2尝试步骤

取3组试样别离用过鼓和盐水、7%盐水、生理盐水浸泡3 min,保障试样表表均匀散布分歧浓度的盐分。第4组试样直接用酒精洗濯。

选取三思泰捷公司RMT-D10型悠久蠕变试验机,依照GB/T 2039—2012《金属资料 单轴拉伸蠕变试验步骤》进行悠久试验。试验前提为500℃/470 MPa,每根试样均拉伸至断裂。为预防引入二次传染，整个试验过程中佩带干净手套进行试样装夹，且预防因手套碰触试样平行段而擦掉已附着的盐；蛉芤何镏。为保障试验了局靠得住，每组沉复丈量6个试样。为进一步分析侵蚀断裂的机理，拔取过鼓和盐水试样与酒精洗濯试样，将其在500℃下热露出50 h（未加载应力），随后空冷。

选取Leica DMI 3000B光学显微镜、JSM4640扫描电子显微镜（SEM）进行组织观察与分析。选取JSM-IT700HR扫描电子显微镜附带的能谱仪（EDS）进行微区成分分析。

2、了局与分析

2.1悠久机能

表1为分歧侵蚀前提下TA15钛合金的悠久试验测试了局。其中，酒精洗濯试样代表了 TA15钛合金在未受到盐侵蚀时，其悠久寿命均值为54. 8 h。生理盐水、7%盐水、过鼓和盐水侵蚀前提下，TA15钛合金的均匀悠久寿命别离为38.8、9.2、3.2 hＤ芄豢闯，在500℃/470 MPa前提下，随着盐液浓度的加，TA15钛合金试样的均匀悠久寿命急剧降落。

2.2 表表及断口描摹

图2为分歧悠久试样的宏观照片。从图2能够看到，在热盐与应力作用下，试样在垂直应力方向出现裂纹，断口有玄色盐蚀区，且盐液浓度越高,表表大裂纹越多。生理盐水和7%盐水试样部门出现表表裂纹，而过鼓和盐水试样整个平行段均出现了表表裂纹，且表层显著脆化。生理盐水试样断口仅部门界面存在玄色盐蚀区，7%盐水试样断口玄色盐蚀区占整个周向的80%以上，过鼓和盐水试样断口周向均存在玄色盐蚀区，且宏观厚度最大。酒精洗濯试样表表光滑，断口拥有显著缩颈，阐发出优良的塑性变形个性。

选取SEM观察悠久试验后过鼓和盐水试样和酒精洗濯试样的表表及断口描摹，如图3所示。从图3能够看出，过鼓和盐水试样表表的氧化膜被粉碎，出现大量侵蚀坑，侵蚀坑形成裂纹，并沿着垂直于拉应力方向扩大（图3d~3f）；断口边缘侵蚀区为显著的晶间侵蚀，为脆性氧化区，出现典型的沿晶断裂特点（图3b）,中心区由于没有受到热盐应力侵蚀的 影响，以韧窝描摹为主（图3c）。过鼓和盐水试样的断口边缘沿晶侵蚀区域距离边缘深度可达500μm，注明在高温应力下，盐蚀区向内扩散，从而出现严沉的开裂景象，大大降低了试样的悠久寿命。酒精洗濯试样断口为微孔荟萃型韧性断口，微孔荟萃形成裂纹源，向表扩大形成放射区，中心粗壮不平坦的韧窝形成纤维区，断口边缘为最后瞬断形成的剪 切唇描摹（图3g~3i）。

为进一步分析断裂情况，对过鼓和盐水试样和酒精洗濯试样断口处的纵向组织进行比对观察，如图4所示Ｄ芄豢闯，酒精洗濯试样由于长功夫高温应力作用，组织为拉长的。相，注明试样产生显著的塑性变形。而过鼓和盐水试样的断口组织仍为等轴a相，险些未产生塑性变形。

从以上断口描摹及组织特职能够看出，在热盐应力侵蚀作用下，TA15钛合金的断裂方式产生变动，由中心的微孔荟萃型断裂转变为由边部侵蚀裂纹起头的沿晶脆性断裂。

2.3断口能谱分析

图5为过鼓和盐水试样和酒精洗濯试样断口距离边缘约300呻 处的SEM照片。表2为图5a中分歧区域的能谱分析了局。从表2能够看出，过鼓和盐水试样断口侵蚀区存在Na、Cl、O元素。从图5a中随机拔取5个点状白色颗粒进行能谱分析，了局见表3。从表3能够看出，白色颗粒的Na元素含量（均匀为6.48% ）和C1元素含量（均匀为2.31%）较高，并陪伴着高含量的O元素（均匀为39.55%）,注明已形成侵蚀氧化产品。表4为图5b中分歧区域的能谱分析了局。对比表2和表4能够看出，鼓和盐水试样断口边缘的O元素含量较酒精洗濯试样逾越近一倍。文件［6-9］指出，高温应力下，卤化物与钛合金基体产生复杂化学反映Ｄ芄淮，TA15钛合金在500℃/470 MPa下，其表表沉积盐与合金产生系列化学反映，粉碎表表的氧化层，C1元素向基体内扩散，伴随形成侵蚀氧化物，导致合金产生脆性断裂。

2.4悠久试样断口左近纵剖面组织分析

图6为分歧悠久试样断口左近的纵剖面显微组织。从图6能够看到，过鼓和盐水试样断口纵向存在多处裂纹，且表表存在侵蚀层，侵蚀沿着α相界进行，即与O基体产生反映，形成侵蚀产品，逐步向内扩大(图6a)。酒精洗濯试样断口表表无侵蚀层，但表表存在由高温应力作用产生的微裂纹(图6b) 。

2.5侵蚀原因分析

为进一步分析TA15钛合金侵蚀断裂机理，将过鼓和盐水试样与酒精洗濯试样在500℃热露出50h后，沿纵剖面切取试样进行组织观察。图7为分歧试样热露出后的纵剖面组织。从图7能够看出，酒精洗濯试样经500℃/50h热露出后，表表形成一层致密的薄氧化层，氧化层厚度约为10μm，该氧化层与基体结合优良。过鼓和盐水试样经500℃/50h热露出后，表表形成一层侵蚀层，厚度约为8μm,侵蚀沿着a晶界(0基体)向内扩大，侵蚀最严沉区域的侵蚀深度为152μm。

对图7中通常侵蚀区(Zone 1, Zone 2)和严沉区(Zone 3 )进行能谱分析，了局见表5。从表5能够看出，表表侵蚀层(Zone 1)厚度约为8μm, O、Na、Cl元素含量较高，侵蚀层沿着α相界向内延长，初步被侵蚀的晶界处侵蚀产品较少(Zone 2)；随着侵蚀进一步进行，O、Na、Cl元素相伴向内扩散，形成侵蚀严沉区(Zone 3) 。因而，可揣摩随着Cl元素的扩散，C1与O基体元素产生反映，形成侵蚀氧化物。

综上所述，在500℃/470 MPa热盐应力侵蚀下，TA15钛合金试样沿着α相界(O基体)形成氧化盐蚀微裂纹，在应力作用下，裂纹加快向内扩大,并在裂纹尖端进一步产生盐侵蚀，从而导致沿晶侵蚀断裂，悠久寿命降低。

3、结论

(1) 500℃/470 MPa前提下，TA15钛合金对热盐应力侵蚀极度敏感，导致悠久寿命显著降低。

(2) 在热盐应力侵蚀作用下，TA15钛合金断裂方式产生变动，由韧性断裂转变为沿晶脆性断裂。

(3) TA15钛合金的热盐应力侵蚀机理为：C1元素与α相界的O基体产生化学反映，形成含O和Cl的侵蚀氧化物，应力作用加快侵蚀向内扩大。

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