激光增材制造高强高韧TC11钛合金力学性能及航空主承力结构应用分析

作     者：张纪奎 孔祥艺 马少俊 刘栋 王新波 冯军 王华明 ZHANG Jikui;KONG Xiangyi;MA Shaojun;LIU Dong;WANG Xinbo;FENG Jun;WANG Huaming

作者机构：北京航空航天大学大型金属构件增材制造国家工程实验室北京100083 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院北京100083 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 中国航发北京航空材料研究院北京100095 北京煜鼎增材制造研究院有限公司北京100096 航空工业第一飞机设计研究院西安710089 

基　　金：国家自然科学基金(51775018) 航空科学基金(2016ZA51008) 

出 版 物：《航空学报》 (Acta Aeronautica et Astronautica Sinica)

年 卷 期：2021年第42卷第10期

页      码：460-470页

摘      要：随着损伤容限设计理念发展和轻量化要求提高,高强高韧钛合金逐渐成为航空装备关键主承力构件主要结构材料。激光增材制造制备钛合金大型主承力构件具有数字化、短周期、低成本等技术优势,特别是激光增材制造过程超常固态相变动力学条件为制备高强高韧钛合金提供了新的机会。本文根据航空主承力结构选材性能要求,对激光增材制造TC11钛合金静强度、疲劳和损伤容限特性进行测试与分析,在此基础上对其在航空主承力结构的应用前景进行分析。结果表明,激光增材制造TC11钛合金力学性能具有显著的高强高韧和低屈强比特征,其疲劳缺口敏感性和裂纹扩展速率低,性能分散性小,综合性能满足航空主承力结构选材要求。与目前航空主承力结构广泛应用的TC4-DT损伤容限型钛合金相比,激光增材制造TC11高强高韧钛合金损伤容限特性相当、疲劳性能有所改善、许用应力提高23%,结构具有进一步减重优势。激光增材制造TC11钛合金优异的强韧性匹配在提高结构许用应力的同时可避免大厚度结构发生脆性断裂,其低疲劳缺口敏感性和优异的疲劳裂纹扩展特性对于结构服役安全具有重要意义。

主 题 词：增材制造 钛合金 主承力结构 静力 疲劳 损伤容限 

学科分类：08[工学] 082501[082501] 0825[工学-环境科学与工程类] 

核心收录：

D　O　I：10.7527/S1000-6893.2021.25430

馆 藏 号：203105857...