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摘要
目的 基于航天航空领域损伤容限型钛合金的设计理念，研究沉积态TC11钛合金拉伸速率相关的断裂机理及异种载荷形式下裂纹扩展路径。方法 采用电子背散射衍射（EBSD）表征由激光选区熔化（SLM）制备的沉积态TC11钛合金的组织形貌，利用扫描电子显微镜分析不同应变速率下TC11钛合金的断口形貌和缺陷分布，针对无法原位实时追踪裂纹扩展路径的问题，利用Abaqus相场UEL对裂纹扩展进行研究。结果 沉积态TC11钛合金中，∥BD截面上的晶粒主要为柱状晶，⊥BD截面上的晶粒全部为等轴晶，组织为密排六方结构（HCP）的针状α'马氏体；瞬时载荷下，载荷为1、1.5、2 MPa时，切向裂纹宽度分别为0、7.69、14mm，角度分别为108°、92°、82°；周期载荷下，载荷为1、1.1、1.2、1.35、1.5MPa时，裂纹宽度分别为15.56、11.87、26.23、20.51、20.92 mm。结论 随拉伸速率的增加，断裂机理由韧性断裂转化为脆性断裂；瞬时加载时，裂纹萌生并切向扩展，进而裂纹分叉直至完全断裂，且载荷的增加对沉积态TC11钛合金切向裂纹有促进作用，同时可抑制裂纹的分叉；周期加载时，载荷的增加对裂纹宽度先是起促进作用，裂纹达到最大值后稳定在20～25 mm。
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单位金雷科技股份公司; 齐鲁工业大学; 山东省机械设计研究院; 首都航天机械有限公司
