纯钛作为最有发展前途的工程材料,具有许多良好的特性,如密度小,形状记忆,无磁性,较好的生物相容性等。但由于其较低的强度、较差的耐磨性等缺点限制了纯钛的应用。本文经过ECAP+CR+RS复合细化工艺在室温下制备超细晶工业纯钛,通过使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、室温拉伸实验、高周腐蚀疲劳试验以及仿真分析研究超细晶工业纯钛于模拟海水环境中不同应力加载状态下疲劳断裂机理。结果如下:复合细化工艺制备的工业纯钛与粗晶纯钛相比晶粒明显细化,其屈服强度从488MPa提高至908.5MPa。在水浴恒温17.9±0.5℃、3.5%NaCl(PH=8.1±0.2)、加载频率|=25Hz、应力比R=-1条件下,超细晶工业纯钛的腐蚀疲劳极限与常规疲劳极限相接近。其应力-寿命数学模型为:logσ_a=-0.03952 log N_f+2.88201,以循环10~7周次为极限的腐蚀疲劳极限为403 MPa左右,疲劳极限与抗拉极限比约为0.43。由于实验所经时间较短,表现为超细晶工业纯钛康腐蚀疲劳性能优良。超细晶工业纯钛的主要损伤机制是位错滑移。通过对比,选择多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics对处于3.5%NaCl溶液环境中时,复合细化超细晶工业纯钛的腐蚀疲劳进行仿真模拟。在该软件中,通过对试样形状、材料属性、加载应力大小及方式、边界约束条件等数据的输入,得到材料在各个应力加载状态下断裂情况和循环周次,进而绘制S-N曲线。将模拟数据与实际实验结果进行比对,超细晶工业纯钛在仿真模拟和实际腐蚀疲劳试验的S-N曲线吻合度极高。腐蚀疲劳极限为0.439s_b(第0年)、0.383s_b(第2年)、0.342s_b(第4年)、0.295s_b(第6年)、0.246s_b(第8年)、0.206s_b(第10年),随着仿真的进行,材料的腐蚀疲劳极限逐年递减,自第2、4、6、8、10年,逐步递减了12.76%、22.10%、32.80%、43.96%、53.08%,经长时间模拟,发现材料仍具有较高的腐蚀疲劳极限。