TC18 钛合金属于α+β型钛合金，该合金拥有高强韧、高淬透、可焊性好等凸起利益，合用于造作飞机起落架、阻挠钩、接头、框和梁等关键承力构件[1-5]。

目前关于TC18 钛合金的机能有部门钻研[6-7]，重要集中在组织和机能与热处置造度的关系，而在户表大气环境中的侵蚀行为报路极度少。随着设备全天候、多地域服役要求，钻研TC18 钛合金在我国典型天然大气环境下的大气侵蚀机能变得十吩烊切。文中钻研了TC18 钛合金在我国海洋大气环境下的大气侵蚀机能，揭示TC18 钛合金侵蚀描摹、抗拉强度、断裂韧度、委顿裂纹扩大速度在户暴露出6 年过程中的变动法规，以期为TC18 钛合金利用领域扩大和产品结构的设计与选材提供有益的借鉴和参考。

1、试验

1.1 试样

试验所用资料为近β型钛合金TC18，其化学成分见表1。将资料加工成100 mm×50 mm×3 mm 平板、φ10 mm 拉伸样、紧凑C（T）、尺度C（T）试样等四种型号规格，选取挂牌方式进行试样标识。试验前所有试样用丙酮洗濯掉试样表表的油污。

其中紧凑C（T）试样参照GB/T 4161—2007《金属资料平面应变断裂韧度KIC 试验步骤》，将厚板加工成尺度紧凑拉伸试样，厚度B 为25 mm，宽度W 为50 mm。尺度C（T）试样参照GB 6398—2000《金属资料委顿裂纹扩大速度试验步骤》，将厚板加工成尺度C（T）试样，厚度B 为12.5 mm，宽度W 为50 mm。

1.2 试验步骤

试验选择湿热海洋环境海南万宁试验站同时发展海洋平台户表和近；П┞冻鍪匝，其中平板试样露出于近；П，露出地址距海90m，其余试样均露出于平台户表，海洋平台露出场入海25 m。

试验参照GB/T 14165—2008《金属和合金大气侵蚀试验现场试验的通常要求》的有关划定执行。近；П泶笃冻鍪匝楹秃Ｑ笃教ɑП泶笃冻鍪匝榈难吩诨П沓嫌胨矫45°角搁置，无背板露出，其中断裂韧度（紧凑C（T）试样）和委顿裂纹扩大试样（尺度C（T）试样）预期的裂纹扩大方向向下。

试验总功夫为6 年，每2 年为1 周期，定期取样进行宏微观描摹、拉伸机能、断裂韧度、委顿裂纹扩大速度等力学机能检测，最终对试验了局进行分析。

2、了局与分析

2.1 宏微观描摹

TC18 钛合金耐蚀机能良好，持久露出于大气环境中重要阐发为金属光泽降落和发黄发暗，微观下未见点蚀坑等显著侵蚀景象，如图1 所示。

2.2 力学机能

2.2.1 静态拉伸机能

参照GB/T 228.1—2010《金属资料 拉伸试验第1 部门：室温试验步骤》发展拉伸机能测试。TC18的抗拉强度及断后伸长率随试验功夫的变动曲线如图2 所示。从图2 能够看出，海洋大气环境对TC18的静态拉伸机能有肯定影响，但不显著。

2.2.2 断裂韧度

参照GB/T 4161—2007 对原始样、海洋平台户表大气露出2 年和4 年试样进行断裂试验，得到断裂韧度变动数值见表2。从表2 能够看出，经4 年海洋大气环境试验后，海洋大气环境对钛合金的断裂韧杜仔肯定影响，TC18 断裂韧度随试验功夫的耽搁呈降落趋向，但降落幅度较幼。试验4 年后，TC18 断裂韧度均匀值为58.7 MPa·m^1/2，相比原始值降落了6.7%，最幼值为54.4 MPa·m1/2，相比原始最幼值降落了0.2%。

利用扫描电子显微镜（SEM）对户暴露出4 年的试验样品的断口自裂纹源区到扩大区进行观察，裂纹源处有台阶纹，委顿裂纹扩大区有垂直于裂纹扩大方向的二次裂纹，其断口描摹阐发为准解理断口[8-10]，如图3 所示。

2.2.3 委顿裂纹扩大速度

参照GB 6398—2000 发展委顿裂纹扩大速度机能。通过对TC18 露出2，4，6 年试样的裂纹长度、循环数、裂纹尖端应力强度因子等试验数据处置得到da/dN-ΔK 关系，其当选取拟合a-N 曲线求导的步骤确定da/dN，再用线性回归的步骤拟合lg(da/dN)-lg(ΔK)数据点。由图4 可见，在双对数坐标中两者均出现较好的线性关系，对曲线进行线性拟合可得到应力比为0.1 时的Paris 公式，其中露出2 年：da/dN=C1(ΔK)n1，C1=5.846×10-11，n1=2.320；露出4 年：da/dN=C₂(ΔK)ⁿ²，C₂=6.01×10^-14，n₂=3.48；露出6 年da/dN=C₃(ΔK)n3，C₃=1.81×10^-13，n₃=3.30。Paris 公式能很好地描述委顿裂纹扩大速度与应力强度因子幅度之间的关系，应力强度因子幅度ΔK 是委顿裂纹扩大的重要节造量，绝大部门金属资料的委顿裂纹扩大参数n在2～4 之间，该试验测得的n 值别离为2.320，3.48，3.30，了局是齐全合理的[11-13]。

对断口进行微观描摹分析，裂纹源处有扯破藐幼韧窝，断口边缘有显著的侵蚀产品[14]。扩大区有显著的委顿贝壳纹，断口为准解理断裂。瞬间断裂区断口为韧窝的韧性断裂，是在拉伸载荷作用下形成的，扯破棱；さ煤芎，如图5 所示。

3、结论

1）TC18 钛合金耐蚀机能良好，持久露出于海洋大气环境中重要阐发为金属光泽降落和轻微发黄，微观下未见点蚀坑等显著侵蚀景象。

2）海洋大气环境对TC18 钛合金力学机能有肯定影响，随着试验功夫的耽搁，其抗拉强度和断裂韧度均有肯定水平降低。其中试验4 年，TC18 断裂韧度均匀值相比原始值降落了6.7%。

3）在da/dN-ΔK 双对数坐标中两者均出现很好的线性关系，应力比为0.1 时的Paris 公式为：露出2年da/dN=C1(ΔK)ⁿ¹，C₁=5.846×10^-11，n₁=2.320；露出4 年da/dN=C2(ΔK)ⁿ²，C₂=6.01×10^-14， n₂=3.48；露出6 年da/dN=C₃(ΔK)ⁿ³，C₃=1.81×10_-13， n₃=3.30。

4）委顿裂纹扩大试样断口描摹显示，裂纹源处有扯破藐幼韧窝，断口边缘有显著的侵蚀产品，扩大区有显著的委顿贝壳纹，断口为准解理断裂，瞬间断裂区断口为韧窝的韧性断裂。

参考文件：

[1] LI C, ZHANG X Y, LI Z Y, et al. Hot Deformation ofTi-5Al-5Mo-5 V-1Cr-1Fe Near β Titanium Alloys Containing Thin and Thick Lamellar α Phase[J]. Materials Science & Engineering A, 2013, 573: 75-83.

[2] NYAKANA S L, FANNING J C, BOYER R R. Quick Reference Guide for β Titanium Alloys in the 00s[J].Journal of Materials Engineering and Performance, 2005,14(6): 799-811.

[3] BOYER R R, BRIGGS R D. The Use of β Titanium Alloys in the Aerospace Industry[J]. Journal of Materials Engineering and Performance, 2005, 14(6): 681-685.

[4] IVASISHIN O M, MARKOVSKY P E, MATVIYCHUKYU V, ET AL. A Comparative Study of the MechanicalProperties of High-strength β-titanium Alloys[J]. Journal of Alloys &Compounds, 2008, 457: 296-309.

[5] IVASISHIN O M, MARKOVSKY P E, SEMIATIN S L,et al. Aging Response of Coarse and Fine-grained β TitaniumAlloys[J]. Materials Science & Engineering A,2005, 405: 296 - 305.

[6] 张乐, 刘莹莹, 史晓楠, 等. TC18 钛合金的显微组织及拉伸机能[J]. 资料热处置学报, 2017, 38(6): 54-60.

[7] 官杰, 刘建荣, 雷家峰, 等. TC18 钛合金的组织和机能与热处置造度的关系[J]. 资料钻研学报, 2009, 23(1):78-82.

[8] 舒畅, 张帷, 苏艳, 等. 海洋大气环境对钛合金TA15断裂韧度的影响[J]. 表表技术, 2012, 41(6): 54-57.

[9] 商国强, 王新南, 费跃, 等. 新型低成本钛合金高周委顿机能和断裂韧度[J]. 失效分析与预防, 2013, 8(2):74-78.

[10] 张庆玲, 李兴无. TA15 钛合金两类组织对委顿机能和断裂韧度的影响[J]. 资料工程, 2007(7): 3-5.

[11] 朱知寿, 马少俊, 王新南, 等. TC4-DT 危险容限型钛合金委顿裂纹扩大个性的钻研[J]. 钛工业进展, 2005,22(6): 10-13.

[12] 吉楠, 卫遵义, 白幼亮, 等. TC11 钛合金全领域委顿裂纹扩大速度表征[J]. 理化检验-物理分册, 2016, 52(7):439-442.

[13] 张亚娟, 姚易, 刘海燕. Ti-6Al-4V钛合金的委顿裂纹扩大法规[J]. 理化检验-物理分册, 2011, 47(12): 752-755.

[14] 吴崇周, 李兴无, 黄旭, 等. TA15 钛合金委顿裂纹扩大与显微组织的关系[J]. 罕见金属资料与工程, 2007,36(12): 2128-2131.