Температурна залежність механізмів зародження тріщин у процесі фретинг-втоми в титановому сплаві Ti-6Al-4V

Abstract

Фретинг-втома є одним із найбільш небезпечних видів пошкоджень у високонаван-тажених елементах авіаційної та енергетичної техніки. У статті досліджено вплив темпе-ратури на початкові стадії зародження тріщин у титановому сплаві Ti-6Al-4V у діапазоні 20–450 °C. Застосовано експериментальні випробування, морфологічний аналіз поверхонь за допомогою СЕМ/ЕДС, контроль температурного поля мікротермопарами та інфрачервоною (ІЧ) термографією. Додатково виконано зв’язане термомеханічне чисельне моделювання ме-тодом скінченних елементів (FEM/МСЕ), що підтвердило просторову кореляцію між зонами пікових температур / еквівалентних напружень та місцями виникнення тріщин. Установлено: за кімнатної температури тріщини ініціюються переважно механічно; за ≈250 °C домінують оксидо-механічні (оксидо-пластичні) механізми з участю трибологічно трансформованих структур (TTS); за ≈450 °C спостерігаються ознаки інтеркристалічного зародження. Прак-тична цінність полягає в можливості прогнозування ресурсу деталей авіаційних і енергетич-них установок, оптимізації режимів експлуатації та застосуванні поверхневих зміцнювальних технологій і захисних покриттів.