回炉料对K417G合金初熔温度及持久寿命的影响

采用回炉料熔炼K417G镍基铸造高温合金,共进行了4次返回熔炼试验,测试了新料和返回料合金的化学成分及杂质含量。通过金相显微镜和扫描电镜对合金的疏松及夹杂进行观察,采用金相法和差热扫描量热法(DSC)测定出合金的初熔温度及固液相线温度,并测试了合金在950℃/235 MPa条件下的持久性能。结果表明:K417G采用返回料熔炼合金期间,合金中的O元素含量高于N元素含量;随返回次数增加,N元素含量呈下降趋势,而O含量呈上升趋势。采用返回料熔炼K417G合金,合金的初熔温度随返回次数增加而降低,固、液相线温度波动较小。随返回次数增加,合金的950℃/235 MPa条件下持久寿命呈下降趋势。合金中O、N、S杂质元素含量对合金的持久寿命具有显著的影响,随杂质元素含量的增加合金的持久寿命降低明显。返回料的铸造工艺性比新料略低。     

K417G服役涡轮导向叶片的组织性能及热疲劳损伤机理分析

对服役后低压涡轮导向叶片的组织性能及热疲劳行为进行了系统研究,结果表明,K417G合金在服役后组织发生明显的弱化,γ'相的网状组织长大、粗化严重高温拉伸与室温拉伸试验结果的对比表明,K417G合金在高温下力学性能出现大幅降低,这主要是由于合金内析出相之间的相界面和晶界在高温下成为合金的薄弱环节,易成为裂纹的起源位置,从而降低了强度,断裂方式也从室温下的韧性断裂逐渐转变为沿晶特征的脆性断裂;叶片在热疲劳应力作用下表面的涂层发生开裂、脱落,基体合金被氧化,氧化物在应力作用下开裂、脱落而形成疲劳裂纹源;热疲劳试验数据的拟合结果表明随着温度循环周次的增加,裂纹扩展速率呈减小的趋势,这是由于随循环周次的增加,二次裂纹出现并生长,释放了热应力,从而降低了裂纹扩展速率。     

3种铸造镍基高温合金热疲劳行为研究

研究了3种铸造镍基高温合金在不同温度下的热疲劳行为,利用OM和SEM对合金的组织和热疲劳裂纹形貌进行了观察.结果表明:3种合金的热疲劳裂纹均萌生于V型缺口尖端处,应力诱导下氧化孔洞的产生、聚集和相互连通是裂纹萌生的主要方式,晶界、碳化物及共晶促进了裂纹的萌生和扩展.IN738和DZ444合金的热疲劳裂纹分别沿晶界和枝晶...     

K4169镍基高温合金薄壁机匣的热疲劳行为

采用荧光检测、光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)等手段研究了K4169镍基高温合金薄壁机匣精铸件在航空发动机服役过程中的热疲劳裂纹的扩展规律及断裂方式,探讨了其疲劳断裂的扩展机制。结果表明,K4169合金薄壁机匣的热疲劳残影裂纹主要起源于外表面加工的缺口敏感处的碳化物,为多源开裂;在循环热应力下,主裂纹沿强度较低的晶界或与枝晶生长方向呈45°的方向进行扩展。晶界上碳化物的组成、分布及高温氧化是影响其裂纹扩展的主要因素,其断裂方式为准解理-韧窝混合断裂。     

晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用

测定了GH4738合金在650、700、750及800℃空气环境下的疲劳裂纹扩展速率da/d N-ΔK曲线及疲劳裂纹扩展寿命a-N曲线,得出了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响规律,并结合组织性能、疲劳特征、高温及室温下晶界氧化情况等分析了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,随着温度升高,GH4738合金的疲劳裂纹扩展速率(FCGR)增加,合金的断裂方式由沿晶和穿晶混合型断裂向完全沿晶断裂转变;在初始应力强度因子幅度DK为40 MPa·m1/2、晶粒尺寸为30~40 mm时,合金的疲劳裂纹扩展寿命在650~700℃内显著下降,存在一个温度敏感区间,其原因并不是材料的组织和力学性能的变化,主要是高温下的氧化作用所致;O通过裂纹尖端、滑移带间接进入晶界或O直接渗入晶界的方式,与晶界处的活性元素Co、Ti、Al反应生成脆性氧化物,从而降低了晶界强度,使合金的抗疲劳性能显著下降。     

冷却条件对Cr24Ni16Nb2钢热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验方法、金相显微镜和扫描电镜,研究了冷却条件对Cr24Ni16Nb2钢热疲劳性能的影响。结果表明:空冷试样由于晶粒较为均匀,从而随循环次数增加,裂纹长度增加最慢;自然冷却试样由于明显存在柱状晶,使得裂纹更易扩展;水冷试样与空冷试样的扩展规律基本相同。热疲劳裂纹的扩展沿晶界进行,晶界的氧化促进了扩展进程。循环90次后(如180次)试样边缘出现的齿轮状裂纹及裂纹前沿不断加宽,使中心部位的应力得到松弛,从而减慢了裂纹扩展速率。     

Si对Zn-38Al-2.5Cu合金显微组织、力学性能及热疲劳性能的影响（英文）

研究了添加Si对Zn-38Al-2.5Cu合金显微组织、力学性能及热疲劳性能的影响。结果表明:Si的添加使锌铝合金产生成分过冷。当Si添加量为0.55%时,合金组织细化显著,力学性能最优。继续添加Si,Si相聚集长大,晶粒粗化,合金力学性能下降。由于塑性变形形成的凹坑及氧化是热疲劳裂纹萌生的主要原因。在裂纹扩展前期,裂纹附近形成的疏松多孔的氧化区加快裂纹生长,符合Paris公式,裂纹主要沿晶界扩展。裂纹扩展后期,二次裂纹的快速生长吸收了主裂纹生长所需的部分能量,裂纹进入缓慢增长阶段,裂纹变为沿晶和穿晶混合的扩展特征。     

精炼时间对K424合金纯净度的影响

研究了返回次数与精炼时间对K424合金氧氮含量、浮渣水平、冷热疲劳性能的影响。结果发现,随着冶炼次数的增加,合金氧、氮含量增加,纯净度下降,冷热疲劳裂纹长度增长;精炼时间由15 min延长到30 min后,消除了返回次数的影响,虽然是第四、五次返回,但氧氮含量、浮渣水平已接近新料水平,冷热疲劳性能也得到了很好的改善。     

激光熔覆低温相变合金熔覆层的热疲劳性能

采用激光熔覆技术在Q235表面制备低温相变合金熔覆层。采用金属热疲劳的试验方法，对低温相变合金（Low temperature transformation，LTT1，LTT2）熔覆层进行热疲劳实验，热循环次数分别为N=4000、4500、5000和6000，采用单纯的热应力，加热和水淬交替进行，设置上限温度为600℃，下限温度为室温，加热到上限温度并保温55 s，循环水冷却时间10 s。利用3 D激光共聚焦显微镜对低温相变合金（LTT1，LTT2）热疲劳实验后的熔覆层表面裂纹加以观察；利用电子背散射衍射（Electron back scattered diffraction，EBSD）技术研究试样疲劳裂纹附近晶粒形貌及裂纹扩展趋势。结果表明：热疲劳裂纹主要与冷热循环次数有关，随着热循环次数的增加，熔覆层表面裂纹密度也随之增大且相互交错贯通，当循环次数达到6000次时，LTTI熔覆层裂纹深度相对热循环次数为4500次时增大了43.2%，裂纹平均深度达到了210.3 μm；裂纹方向沿晶界扩展；合金元素的配比影响合金的热疲劳性能。     

不同工艺条件下A356合金的力学性能、微观组织和热疲劳特性研究

研究了不同工艺条件下A356微观组织、力学性能和热疲劳特性。结果表明:细化变质+微合金化+T6工艺的A356合金力学性能、热疲劳性能最优。热疲劳裂纹萌生期为沿晶生长,扩展期为沿晶+穿晶混合生长。裂纹扩展速率呈先增加后减缓的趋势,未脱落的Al_2Cu相、裂纹分叉与二次裂纹的产生均会减缓裂纹扩展速率。循环初期形成的氧化膜可抵消部分拉应力,阻碍氧化腐蚀;后期氧化膜遭到破坏,氧化腐蚀加剧,裂纹扩展加速。裂纹生长过程:位错滑移→空位→微坑→微裂纹→尖端闭合、张开→扩展。     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样，研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800，850，900℃，最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌，研究热疲劳损伤机制．结果表明，热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生，沿晶界扩展，而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时，碳化物的组成和分布起主要作用，（Ti，Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时，高温氧化起重要作用，应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

DZ951合金的热疲劳性能

研究了不同上限温度对DZ951合金热疲劳性能的影响.结果表明:随着上限温度的升高,热疲劳裂纹扩展速率增加,合金的热疲劳抗力降低.DZ951合金经热处理后,热疲劳性能提高.合金主要通过氧化产生孔洞,孔洞相互连接使热疲劳裂纹萌生和扩展.合金热疲劳裂纹扩展具有一定的晶体学取向,沿{111}面〈110〉方向即与枝晶生长方向呈45°角扩展.     

保温时间和缺口半径对DZ951合金热疲劳性能的影响

通过扫描电子显微镜研究了保温时间和缺口半径对DZ951合金热疲劳性能的影响。结果表明,在相同上限温度下,随着保温时间的延长,合金裂纹萌生次数增加,热疲劳抗力提高。铸态合金热疲劳裂纹在碳化物处萌生。热处理合金通过氧化萌生裂纹。裂纹萌生后,主要通过氧化产生孔洞并通过孔洞相互连接使裂纹扩展。热疲劳裂纹沿着与枝晶生长方向呈45°角扩展。热处理合金具有优异的热疲劳性能。随着缺口半径的增加,应力集中减小,合金热疲劳性能提高。     

定向凝固DZ38G合金热疲劳性能和组织结构的研究

本文研究了定向凝固DZ38G合金热疲劳性能及其组织结构的变化,并与其原型合金M38G对比.由于DZ38G合金消除了横向晶界和弹性模量低等原因,抗热疲劳性能有很大提高.热疲劳裂纹一般萌生在晶界或相界面,沿着枝晶间或晶界扩展,有时裂纹也沿着一定晶体学方向传播.合金经热疲劳后,晶界碳化物增多,γ′形态发生变化,并观察到裂纹两侧存在γ′相贫化和再结晶现象.     

返回熔炼对K414合金组织及性能的影响

采用100％的返回料熔炼镍基K414合金并进行了4次返回熔炼试验,测试了新料和返回料合金的化学成分及力学性能,并对合金的微观组织进行了观察.结果表明:随返回次数增加,合金中的主要成分无明显波动、气体含量未出现明显增加,返回料熔炼过程中可不添加B、Ce元素;返回料合金与新料合金的组织形貌无明显差别;返回料合金的室温强度有所降低,断后伸长率有所增加,冲击韧度略高于新料;合金在600℃条件下的抗拉强度有所增加,断面收缩率略有所下降,合金的持久寿命较新料合金略有降低,但均明显超出标准规定的要求.熔炼的返回料合金与新料质量水平相当.     

汽车发动机用A356合金的热疲劳行为

研究了温度幅分别为25~300℃、25~350℃和25~400℃时,铸态A356合金、细化变质A356合金、微合金化A356合金和T6态微合金化A356合金的热疲劳行为;分析了热裂纹萌生和生长的机理。结果表明,在相同温度幅下,热疲劳裂纹萌生寿命从大至小的顺序为:T6态微合金化A356合金、微合金化A356合金、细化变质A356合金、铸态A356合金;在热疲劳裂纹形成后,裂纹扩展早期阶段的裂纹生长速度要高于扩展后期;铸态A356合金和细化变质A356合金的热疲劳裂纹呈弯曲状且主要以沿晶方式扩展;微合金化A356合金和T6态微合金化A356合金的热疲劳裂纹更加平直和细小,且以穿晶-沿晶的混合方式扩展;T6态微合金化A356合金具有最佳的抗热疲劳性能。     

高铬轧辊抗热疲劳性能研究

通过对不同成分高铬轧辊试样在30~650℃温度区间进行热疲劳试验,分析了轧制过程中组织变化对热疲劳循环次数与裂纹长度的影响。结果表明,热疲劳裂纹沿晶界不断向内部延伸和扩展;增加轧辊中碳化物的含量,可提高轧辊的硬度,降低材料的抗热疲劳能力。     

回炉料对K441合金性能及杂质元素含量的影响

通过采用真空感应熔炼法,对K441合金回炉料进行了四次熔炼,研究了回炉料对K441合金持久寿命、力学性能、杂质元素含量及微观组织形貌的影响.结果表明,经过四次回炉熔炼后合金的持久性能均满足标准的要求.合金的抗拉强度及塑性与新料合金相比变化幅度不大,但第四次回炉料合金的抗拉强度较高,这主要是由于Si元素的固溶强化作用所致.随回炉料合金回炉次数的增加,合金中的S元素含量降低,Mn含量变化幅度不大,P、Si元素含量增加.合金微观组织形貌观察表明,新料合金与回炉料合金中的碳化物均沿晶界分布,新料合金中晶粒内也存在部分碳化物.回炉料合金中的晶界存在杂质增加的现象.新料合金及回炉料合金中的γ'相数量相当,含量都较少,经多次回炉熔炼后合金中的γ'相尺寸减小.     

7020铝合金型材的疲劳行为及微观机制

采用光学显微镜、扫描电镜、扫描透射电镜和电子背散射衍射等分析方法研究了7020铝合金型材疲劳行为及微观机制。结果表明在应力比R为0、疲劳极限寿命取10~7周次时,合金疲劳强度为232.9 MPa。疲劳裂纹尖端应力强度因子ΔK=8 MPa·m~(1/2)时,裂纹扩展速率约为6.44×10~(-5 )mm/cycle。合金中尺寸在3～12μm的粗大难熔结晶相不仅易成为疲劳裂纹源,也会加速疲劳裂纹扩展。在未再结晶区域,疲劳裂纹主要以穿晶方式扩展。当裂纹扩展到易滑移平面取向差较大的再结晶小晶粒时,裂纹易沿其大角度晶界快速扩展。合金再结晶程度及其对应的大角度晶界占比越低时,疲劳裂纹扩展路径越曲折,扩展速率越慢。     

铸态蠕墨铸铁的热疲劳裂纹萌生与扩展行为研究

研究了在600~20℃热疲劳试验条件下,铸态蠕墨铸铁热疲劳裂纹萌生和扩展行为。结果表明:基体组织的强度、热稳定性以及石墨形态能影响热疲劳裂纹的萌生和扩展。主裂纹的扩展是从人工缺口出发,避开珠光体区域,穿过铁素体区域。裂纹沿着蠕虫状石墨与基体组织的边界或铁素体-珠光体晶界前进。随着热疲劳次数的增加,珠光体中的渗碳体分解,强度下降,裂纹扩展速度加快。