钛合金是飞机及航空发动机结构使用的重要结构材料之一,航空钛合金结构在服役过程中承受复杂的载荷,同时服役环境也较复杂,如高温、高湿、高盐等。近年来空气污染日益严重,大气中酸性成分逐渐增加,这些环境可造成钛合金结构腐蚀损伤。航空结构在服役过程,通常承受着交变载荷,带来疲劳问题,而腐蚀损伤可削弱结构的承载能力与疲劳寿命,从而严重威胁航空器的飞行安全,因此钛合金结构的含腐蚀损伤疲劳特性日益引起人们的重视。钛合金TC17是航空结构中使用较多的一种钛合金,被用来加工成发动机轮盘、叶片等结构,研究钛合金TC17的含腐蚀损伤疲劳特性具有重要的工程应用价值。本文研究了不同腐蚀环境下钛合金TC17的腐蚀行为,使用光学仪器对预腐蚀后的试件腐蚀损伤形貌进行观测。通过疲劳实验研究,分析了腐蚀损伤对其疲劳特性的影响。利用有限元法,模拟仿真腐蚀损伤对试样表面应力集中的影响。主要内容包括:(1)钛合金TC17在不同腐蚀条件下的腐蚀行为研究,采用金相显微镜及超景深显微镜观测了钛合金腐蚀损伤的几何形貌及尺寸等信息。研究表明,钛合金对某些腐蚀环境显示了良好的耐腐蚀性,但在含硝酸、盐酸等成分的腐蚀环境中出现了明显的腐蚀损伤。在硝酸腐蚀环境中,钛合金TC17腐蚀损伤主要表现为点蚀,但蚀坑尺寸较小;在盐酸腐蚀环境中,钛合金TC17腐蚀损伤主要表现为沟壑状腐蚀坑。(2)研究了腐蚀时间、温度、腐蚀液浓度对腐蚀损伤的影响。对钛合金TC17在不同腐蚀环境下不同腐蚀时间的腐蚀损伤进行了观测研究,结果表明,随着腐蚀时间增加,钛合金TC17腐蚀损伤呈加剧状态,反映出腐蚀时间是重要影响因素。对钛合金TC17在不同温度、不同浓度的盐酸腐蚀环境下的腐蚀损伤进行了观测研究,结果表明,腐蚀温度和盐酸浓度的升高,会加剧钛合金TC17的腐蚀损伤程度,反映出腐蚀环境温度和腐蚀液浓度也是重要影响因素。(3)钛合金TC17未腐蚀以及含腐蚀损伤疲劳寿命实验研究。采用高频疲劳试验机,对不同环境腐蚀后的钛合金TC17试件开展了疲劳实验研究,并与无腐蚀损伤钛合金TC17试件疲劳实验结果进行对比分析。结果表明,在常温下的硝酸、盐酸等成分的腐蚀环境中,疲劳寿命与无腐蚀损伤的疲劳寿命相差较小,证明钛合金TC17具有良好的抗腐蚀疲劳性能。但在500C的盐酸腐蚀环境下,其疲劳寿命明显下降,证明温度是影响疲劳寿命的重要因素。在3.5%HCl+500C的腐蚀环境下,对不同预腐蚀时间下的钛合金TC17试件进行了 S-N曲线测试,分析了预腐蚀损伤时间对疲劳S-N曲线的影响。(4)预腐蚀损伤影响疲劳寿命的微观机理分析。本文结合腐蚀损伤观测研究结果及疲劳断口分析,研究了钛合金TC17腐蚀损伤对疲劳特性影响的微观机理。研究结果表明,对于点蚀坑腐蚀,由于蚀坑尺寸很小,达到微米级,其疲劳断口与未腐蚀疲劳断口无本质区别,疲劳裂纹主要萌生于表面加工缺陷处;对于盐酸环境中出现的沟壑状腐蚀坑,疲劳裂纹主要萌生于腐蚀层与基体的交界处。(5)采用有限元法,利用ABAQUS软件进行模拟仿真,研究了钛合金TC17试样表面腐蚀坑尺寸以及两个腐蚀坑之间的距离对应力集中的影响。