预应变对工业纯钛低周疲劳寿命的影响文献综述
2020-06-14 16:24:47
文 献 综 述
1、工业纯钛低周疲劳性能的研究
工业纯钛的疲劳性研究进行的较早，1996年，Kenichi Takao等人就通过对工业纯钛低周疲劳行为的研究[1]发现了工业纯钛的疲劳裂纹会随着循环次数的增加而最先出现在位错累积的边界，从微观对工业纯钛的低周疲劳做了深入研究。而1997年，张哲峰等人就工业纯钛低周疲劳应力-应变曲线[2]，展开了不同方向的研究，作出了工业纯钛低周疲劳的应变寿命曲线，得出了工业纯钛在不同应变下的低周疲劳寿命,根据应变寿命曲线可知在较大应变时，疲劳寿命会急剧下降。1998年，张哲峰进一步研究了工业纯钛低周疲劳行为[3]及低周疲劳与变形孪晶的复杂关系[4],从微观角度分析了低周疲劳机理，总结了工业纯钛中变形孪晶对低周疲劳的影响。
除此之外，1999年Evans 和 Bache 也研究了钛的疲劳行为以及环境对钛疲劳的影响[5],建立了疲劳断裂发展模型，对疲劳断裂机理做出了很大贡献。而对钛疲劳性能的研究，他们在之前就已经开始了[6]。而同样的工作，Sackett EE, Germain L, Bache MR.等人也一致在研究[7]，并提出了疲劳断裂最先发生的位置和机理，从微观阐述了疲劳裂纹的形成。至此，工业纯钛的低周疲劳行为的研究已经较为成熟，其疲劳断裂机理也得到较为合理的解释。
2、预应变对各种合金疲劳性能的研究
已有的许多研究表明，前期加载历史中产生的预应变对材料力学性能有重要影响。室温预拉伸塑性变形显著提高钢材（316L、316H、304不锈钢等)高温抗蠕变能力，而随着预拉伸温度升高，材料后续高温蠕变抵抗力会下降[8]。对于多晶及单晶有色金属如多晶镍合金、镍基材料、TiAl合金、单晶Ni3Al等，均能通过一定的预拉伸变形来提高材料的抗蠕变能力[9]。通过合理的机械处理施加预应变可以改善材料性能，这种技术在工业上已经有了一定的应用如航空航天工业上制造具有复杂结构和外形的整体壁板构件所采用的蠕变时效工艺来提高铝合金材料的抗蠕变及腐蚀能力[10]及压力容器制造业上所采用的应变强化技术，室温下对奥氏体不锈钢进行预拉伸从而提高材料的屈服强度，实现压力容器的轻型化[11]等。同样预应变对于材料性能的劣化作用也有报道，如预压缩变形显著提高316H不锈钢在550℃下蠕变应变[12]；2.25Cr-1Mo钢在600℃时低应力下的蠕变应力对后续高应力下蠕变行为起促进作用[13]；预拉伸提高镍基C263合金在高温下的蠕变速率[14]等。由此可见，预应变对于材料力学性能的影响较为复杂，与材料种类、预应变形式、载荷、温度等均有关。
2.1预应变对碳钢疲劳性能的影响
