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本文采用MTS万能材料试验机、低温真空疲劳试验机、金相显微镜、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了经720℃/1h退火处理TC4合金的低温(-100℃、-150℃、-195℃)拉伸性能和室温大气、室温真空(10-3Pa)、低温真空(-190℃, 10-4Pa)条件下的疲劳性能及其变形断裂行为。同时考察了Co60辐照对TC4合金室温和低温拉伸性能的影响。研究结果表明,TC4合金经720℃/1h退火后呈现典型的α+β双相混合组织特征,表现出优异的室温和低温拉伸性能,在20℃和-195℃,其抗拉强度与延伸率分别为1018.4MPa、14.8%和1524.1MPa、14.5%。随拉伸温度的降低,TC4合金的抗拉强度和屈服强度单调增加,延伸率缓慢下降,但温度降至-195℃时,延伸率又略有上升。经Co60辐照后,TC4合金拉伸性能变化不显著,室温强度下降20MPa～30MPa,延伸率下降1%。SEM观察表明,TC4合金在不同温度下的拉伸断口为韧窝断口,随拉伸温度的降低,韧窝大小分布不均匀程度略有增加。TEM分析表明,退火态TC4合金在室温和低温的变形机制均以位错滑移为主。TC4合金在室温大气、室温真空(10-3Pa)和低温真空(-190℃, 10-4Pa)三种环境中的疲劳性能明显不同,低温真空环境的最佳,室温大气环境的最差,真空环境的介于两者之间。TC4合金在室温真空环境(10-3Pa)中的疲劳寿命为室温大气环境中的两倍左右,而低温真空环境(-190℃, 10-4Pa)的疲劳寿命则大幅度提高,表明温度对TC4合金疲劳寿命的影响远远大于真空。SEM观察表明,TC4合金室温和低温真空疲劳断口可明显区分出裂纹萌生区、扩展区和瞬断区,裂纹萌生于试样表面,瞬断区存在大量韧窝;真空环境中,由于钛合金的热传导较差,因循环应力产生的大量热量又不能传递到周围环境中,疲劳断口有熔断现象,而在室温大气和低温真空环境中,没有出现熔断现象。透射电镜(TEM)分析表明,在室温大气和低温真空环境(-190℃, 10-4Pa)中,疲劳变形仍以位错滑移为主。