钛合金设备的疲劳属性

将钛用作结构材料的主要原因有三个:优异的抗含氯化物液体腐蚀的能力，高的比强度和优异的生物相容性。因此，钛及钛合金主要应用于化学和航空航天工业领域以及生物医药领域。在这些应用领域内钛质结构经常受到疲劳载荷的作用。这种受周期性载荷作用且初始无缺陷的零件的寿命可以划分为描述裂纹萌生的部分（No） 和描述裂纹扩展的部分（Np）。

对钛合金瘦劳性能的研究已经证明在高应力幅或大应变幅下，裂纹萌生寿命与总的疲劳寿命相比非常小，即N/Np =0.01.2。因而在低周疲劳（LCF）条件下，零件的寿命是由疲劳裂纹扩展抗力决定的。随着载荷幅值的减小，可归因于裂纹萌生寿命的比例连续增加。因而对典型的无缺陷钛合金面言，可以将高周疲劳（HCF）强度（零件能够承受的、经过很多次循环，例如107次而不发生断裂的最大疲劳载荷）作为判断抵抗疲劳裂纹萌生能力的标准。

将疲劳裂纹扩展期划分成微小表面裂纹萌生阶段或微观裂纹生长阶段，以及随后的宏观裂纹生长阶段的做法很实用。显微组织参数如晶粒尺寸或相的尺寸对微观裂纹和宏观裂纹扩展的影响相互矛盾。根据经验，承受高应力的小零件（临界裂纹长度短）的寿命主要是由其抵抗微观裂纹扩展的能力所决定;而承受低应力的大零件（临界裂纹长度长）的寿命由其抵抗宏观裂纹扩展的能力决定。