鈦合金銲接件之疲勞性質及壽命評估模式研究

鈦合金具有高比強度、耐腐蝕和耐高溫的完美結合，已被廣泛應用於各項產業。鈦合金銲接結構的局部材質、幾何形狀及缺陷不易掌握，傳統的疲勞分析法不太能適用。雖然許多協會對於金屬材料直接根據不同的銲接幾何形狀及負荷形式，將銲接結構分成不同等級，並提供疲勞設計時之應力-壽命線。然而對於鈦合金銲接結構而言，其疲勞性質數據相當有限，疲勞壽命評估模式仍待發展。本計畫將選擇鈦合金中用量最大的Ti-6Al-4V，針對其母材及銲接件之疲勞性質及疲勞壽命分析模式進行深入研究。銲接方法採用可以製作高品質銲接件的電子束銲接及真空硬銲。第一年探討對接銲接件的疲勞性質及應力-壽命法疲勞壽命分析模式，並檢視AWS D1.9/D1.9M鈦合金銲接結構疲勞設計規範對於電子束銲接件及真空硬銲件之適用性。第二年利用破壞力學方式探討具有裂縫的鈦合金銲接件之疲勞裂縫成長速率及裂縫延伸壽命分析方法。經由實驗與理論預測結果之比較，以瞭解不同疲勞壽命評估模式之適用性及準確性。而前述兩種疲勞設計觀點可相輔相成，構成完整的疲勞分析系統。本計畫可能產生的影響為建立適用於鈦合金電子束銲接及真空硬銲結構之疲勞分析模式，具學術及應用價值，並提升鈦合金在國防、醫療及航太工業之設計應用。