工程机械用800MPa低合金高强度钢焊接接头断裂韧性评价

对调质状态800MPa低合金高强度钢及其焊接接头进行了系列温度的断裂韧性测试,讨论不同焊接方法对焊接接头断裂韧性的影响。发现板材的轧制方向对断裂韧性影响显著,LT方向试件的断裂韧性远超过TL方向试件的断裂韧性。在-60℃以上,母材处于上平台延性断裂范畴。在-80℃,裂纹扩展过程中有延脆断裂模式的转变。焊条电弧焊焊缝的断裂韧性与气体保护焊焊缝的断裂韧性相当。尽管常温下焊缝金属的断裂韧性甚至优于母材,但随着试验温度的降低,焊缝金属的断裂韧性迅速下降。在-20℃已发生断裂模式转变,这在结构服役时要引起重视。本研究为大型工程机械的断裂安全评定奠定了基础。     

预应变下高强结构钢低温断裂性能

为了测试高强结构钢Q420力学性能和断裂韧度,对其原材料和塑性变形材料分别进行了不同温度下的拉伸试验和断裂韧性试验.结果表明,结构钢的断裂韧性随着温度的降低显著减小,使其倾向于脆性断裂;而预应变虽然提高了钢材的屈服强度与抗拉强度,但显著降低了钢材的塑性及断裂韧性,进一步增加了脆性断裂发生的可能性.同时利用有限元分析得出...     

焊接接头强度组配对CTOD的影响

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方法,就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究。发现不同的焊接接头强度组配对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力有不同程度的影响,在考虑强度组配对焊接接头的断裂性能的影响时,必须从材料的断裂韧性变化和裂纹扩展驱动力变化的两个方面来考虑。     

加载速率对高强钢40Cr和30CrMnSiNi2A Ⅰ型动态断裂韧性的影响

采用实验-数值方法对40Cr和30CrMnSiNi2A两种高强钢三点弯曲试样在不同加载速率的冲击载荷作用下进行了动态断裂韧性的测试,并对其率相关性进行研究.实验在Hopkinson压杆系统上完成,试样的起裂时间采用应变片法测得.结合有限元三维动态模拟,得到了不同加载速率下试样动态应力强度因子的时间历程并由实测的起裂时间确定材料动态断裂韧性.结果表明,在本工作加载速率范围内(106 MPa·m1/2/s),40Cr钢为解理型断裂,其动态断裂韧性随加载速率增加的变化趋势不明显;而30CrMnSiNi2A钢则在较大程度上表现为延性断裂的特征,其动态断裂韧性随加载速率的增加呈明显上升趋势.并对上述结果进行了宏观和微观机理分析.     

工程机械用800 MPa低合金高强度钢焊接接头断裂韧性评价

对调质状态800MPa低合金高强度钢及其焊接接头进行了系列温度的断裂韧性测试，讨论不同焊接方法对焊接接头断裂韧性的影响。发现板材的轧制方向对断裂韧性影响显著，LT方向试件的断裂韧性远超过TL方向试件的断裂韧性。在-60℃以上，母材处于上平台延性断裂范畴。在-80℃，裂纹扩展过程中有延脆断裂模式的转变。焊条电弧焊焊缝的断裂韧性与气体保护焊焊缝的断裂韧性相当。尽管常温下焊缝金属的断裂韧性甚至优于母材，但随着试验温度的降低，焊缝金属的断裂韧性迅速下降。在-20℃已发生断裂模式转变，这在结构服役时要引起重视。本研究为大型工程机械的断裂安全评定奠定了基础。     

过滤净化对LC_4铝合金铸锭断裂韧性的影响

对过滤和未过滤LC_4合金半连续铸锭纵横两个方向的试样,进行了平面应变断裂韧性测试和断口扫描电镜观察.分析了过滤净化工艺对铝合金断裂过程及断裂韧性的影响,并对过滤前后的铝合金断裂机理进行了初步的探讨.结果表明,该合金断裂在宏观上都是脆性断裂,在微观上未过滤试样是显微缩孔与穿晶微孔聚合型断裂,过滤后的试样则是穿晶微孔聚合型断裂.过滤净化能显著改善铝合金断裂韧性,在本实验条件下,使该合金的K_(IC)值横向提高12.8%、纵向提高10%.     

氢对GH690合金断裂韧性和断裂行为的影响

通过考察不同氢含量GH690合金的断裂韧性,探讨了氢对该合金断裂韧性和断裂行为的影响规律.结果表明,随着氢含量的提高,合金的断裂韧性逐渐降低,断口形貌由穿晶断裂转变为沿晶断裂.研究发现氢富集于晶界碳化物与基体界面处形成的空洞是导致合金断裂韧性降低的主要原因,且合金的氢含量越高,空洞增大的趋势越明显,从而导致合金抵抗裂纹扩展的能力越差,故断裂韧性越低.     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头断裂性能试验研究

对2219铝合金搅拌摩擦焊接头各区域的断裂性能进行了研究。完成了接头的夏比冲击试验,并对接头各区域冲击断口进行了分析。研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,焊核区断裂韧性最好,热影响区和热机影响区断裂韧性无显著差异,低于焊核区断裂韧性,但均高于母材的断裂韧性。     

氢对X70管线钢预裂纹试样断裂性能的影响

将X70管线钢单边预裂纹试件在0.5 mol/L H2SO4 溶液中充氢至饱和,然后在空气中拉伸至断裂,获得裂纹体的条件断裂韧性.当固溶氢含量<0.978×10-4mass%时,氢使裂纹体断裂韧性提高11.8%;固溶氢含量>0.978×10-4 mass%时.裂纹体断裂韧性随氢含量线性降低;断裂特征为典型的韧窝断口,但韧窝直径随氢含量的增加逐渐变小.在动态充氢条件下进行慢应变速率拉伸实验,氢使裂纹体断裂韧性显著降低,裂纹体断裂韧性随充氢电流密度I 的幂函数而线性降低.断裂特征为典型的准解理断口.     

γ基钛铝化合物的断裂韧性

钛铝金属间化合物重量轻并具有极好的高温性能.然而它们的室温塑性和韧性低,这就限制了它们的实际应用.γ基钛铝化合物的断裂特性是许多正在进行研究的课题之一.单相(γ)钛铝化合物比两相(α2 γ)材料脆,并且断裂韧性非常低.室温断裂韧性随钢片状晶粒的增加而增加.断裂韧性对细片条与裂纹平面的取向有密切的关系,细片条与裂纹平面平行时断裂韧性很低(≈10MPa(M~(1/M));细片条与裂纹平面的夹角大时断裂韧性很高(≈35MPa(M~(1/M)).添加像铬和铌那样的第三元素,对钛铝化合物的力学性能和断裂行为有影响.添加铬的材料与二元等加组织材料相     

含表面裂纹非匹配焊接接头的断裂行为

测试了两种超高强度钢低匹配接头母材、焊缝和热影响区的表面裂纹断裂韧性,比较了母材与热影响区的断裂韧度概率分布.同时采用有限元方法分析了匹配因子和裂纹位置对裂纹尖端张开应力和应力三轴度的影响.结果表明,当裂纹位于热影响区时,由于软焊缝使其应力三轴度降低,其断裂韧性明显好于母材;而当裂纹位于焊缝一侧时,匹配因子越高,距熔合线越远,则应力三轴度越低,断裂韧性越好;当裂纹位于焊缝中心时,两种匹配的断裂韧度相当.从而解释了试验结果.     

分形理论在陶瓷材料断裂行为中的应用

综述了近年来分形理论在陶瓷材料断裂行为和断裂机制方面应用的进展情况,主要包括分形理论的产生、陶瓷断口的分形特征和分形维数的测定方法、材料断裂的分形模型以及分形维数与材料性能之间的关系.通过对Al2O3-TiC(AT)和Al2O3-TiC-4%Co(ATC)(体积分数)两种复合材料表面压痕裂纹扩展特征分析和分形维数的计算,获得与其断裂行为相关的信息,结果表明ATC材料的断裂韧性和抗弯强度均有较大提高,其断裂模式从典型的沿晶断裂转变为沿晶/穿晶混合断裂模式,对两种材料表面压痕裂纹的分形计算表明ATC的压痕裂纹具有较高的分形维数,与其较高的断裂韧性存在正比例的对应关系.     

SPS烧结ZrB2-SiC复合陶瓷的力学性能

用放电等离子体烧结(SPS)制备了ZrB2-30%SiC复合陶瓷材料,在万能力学试验机上测试陶瓷材料的弯曲强度和断裂韧性,用SEM观察陶瓷材料的断口形貌,并分析材料的断裂机制.结果表明ZrB2-SiC复合陶瓷的弯曲强度为743 MPa,断裂韧性为6.5 MPa·m1/2;断裂机制主要是沿晶断裂和穿晶断裂的混合机制.     

6005A-T6铝合金双轴肩搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

通过对3.3 mm厚6005A-T6铝合金型材双轴肩搅拌摩擦焊接头进行疲劳试验，分析型材平行段宽度及厚度对试件疲劳性能的影响；并结合典型参数下焊接接头的宏观成形及其微观组织演变，揭示型材双轴肩搅拌摩擦焊接头的断裂行为.结果表明，典型参数下(转速1 000 r/min、焊接速度100 mm/min、平行段宽度和厚度分别为11.8 mm和3.1 mm)接头的拉伸断裂位置位于后退侧热影响区；型材接头前进侧热力影响区晶粒组织的特征会影响型材疲劳裂纹产生与开动；疲劳断口扫描分析显示断口无明显缺陷，试件疲劳条带的扩展区和瞬断区具有典型的疲劳断裂特征，断裂发生在前进侧热影响区位置.     

CORRELATION BETWEEN THE CHARACTERISTIC LENGTH PARAMETER OF THE QUASI-CLEAVAGE FRACTURE AND FRACTURE TOUGHNESS

利用扫描电镜对一些断裂韧性试样的断口表面进行了观察.发现:对于遵从准解理机制开裂的材料,从预制裂纹顶端到其前缘的初始准解理开裂源的平均距离ξ是一个特征参数,它不仅与断裂韧度G_(Ic)有学,而且是塑性区应力场的一个重要参量.     

不锈钢-铝复层材料界面断裂性能分析

采用四点弯曲的试验研究方法,对爆炸焊接不锈钢-铝复层材料界面断裂性能进行了研究,采用扫描电子显微镜对界面裂纹与断口形貌进行观察分析.研究结果表明采用爆炸焊接工艺可以达到不锈钢-铝复层板的良好结合,以界面能量释放率作为界面断裂韧性的评价指标,其平均值为1.725 Mpa·m.界面断口可以观察到清晰的爆炸焊接波纹痕迹,并且有微观裂纹的存在,界面断裂整体倾向于脆性断裂.     

准解理断口的特征长度参数与断裂韧度的关系

利用扫描电镜对一些断裂韧性试样的断口表面进行了观察.发现:对于遵从准解理机制开裂的材料,从预制裂纹顶端到其前缘的初始准解理开裂源的平均距离ξ是一个特征参数,它不仅与断裂韧度G_(Ic)有学,而且是塑性区应力场的一个重要参量.     

金属断裂表面的分形(Fractal)与断裂韧性

本文借助于图象分析技术使用Slit island方法研究了两种高强度钢不同热处理制度和不同试验温度条件下平面应变断裂表面的分形维数.结果表明,断裂表面是一种分形结构,断裂韧性K_(IC)值的对数随分形维数D_F增加成单调下降的直线关系.这种关系反映了不同热处理制度所引起的材料微观结构变化和不同试验温度所引起的断裂机制变化,D_F可以做为金属断裂韧性的一种度量。最后,用临界裂纹扩展力与不规则断裂表面真实面积之间的关系对结果进行了理论分析.     

工艺因素和组织对高速动车车轮断裂韧性的影响

针对欧洲高速动车使用的DB920车轮进行了工艺实验和实验室实验。结果表明,DB920车轮轮辋部位组织主要为少量铁素体和细珠光体,当组织中的铁素体比例较高且呈网状分布时,在进行断裂韧性评价实验时易出现撕裂状断口,在撕裂带侧面有大量韧窝,断裂韧性值(KQ)较高;相反,当铁素体比例较低时,断面相对平整,断裂方式以沿晶断裂和解理断裂为主,断裂韧性较差。组织分析和有限元模拟分析结果表明:喷水冷却时,轮辋处的冷却速度自踏面向内不断降低,冷速越慢,相变后生成铁素体比例就越高,断裂韧性也就越好。结合连续冷却实验的结果估算,对此成分车轮钢而言,当冷速大于1℃/s时,相变后不能获得足够的铁素体以保证此区域的断裂韧性。     

7050铝合金厚板织构、拉伸性能及断裂韧性的不均匀性

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、常温拉伸和紧凑拉伸实验,对120mm厚的7050铝合金板材的织构分布、拉伸性能及断裂韧性进行分析。结果表明:沿板材厚度方向,合金的组织、织构、强度及断裂韧性呈不均匀分布;在同一厚度处,合金的强度和断裂韧性具有明显的各向异性;由板材表层到中心,粗大第二相及再结晶晶粒尺寸逐渐增大;板材表层的织构主要由剪切织构{111}110和立方织构Cube{001}100组成,中心主要由β取向轧制织构和少量立方织构组成,1/4厚度处是过渡层;由板材表层到中心,轧向及长横向强度呈不均匀变化,板材中心处强度比表层的小;板材同一厚度处,强度和断裂韧性具有明显的各向异性,轧向强度大于长横向和短横向强度,L-T取向的断裂韧性大于T-L取向和S-L取向的断裂韧性;L-T取向的断裂方式主要是穿晶断裂,S-L取向的断裂方式以沿晶断裂为主,T-L取向是混合型断裂,其穿晶断裂比例比L-T取向的穿晶断裂比例小,沿晶断裂比例比S-L取向的沿晶断裂比例小。