一种单晶高温合金不同温度的高周疲劳性能

研究了一种单晶高温合金700 ℃和800 ℃的高周疲劳性能，采用扫描电镜和透射电镜分析了断口和断裂机制.结果表明，随着温度升高，合金的疲劳强度系数降低，Basquin系数增加，高周疲劳极限降低.合金700 ℃与800 ℃具有相同的高周疲劳断口，都有几个{111}面平面组成，为类解理断裂机制.疲劳断口由裂纹源区、扩展区和瞬断区3部分组成.裂纹起源于试样的表面或亚表面，并沿{111}面扩展.扩展区可见河流状花样、滑移带、疲劳弧线和疲劳条带特征.瞬断区可见解理台阶和撕裂棱.断裂后γ′相仍保持立方形状，位错不均匀分布在γ基体通道中.      

Ti-22Al-25Nb合金板条组织高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织的Ti-22Al-25Nb合金在650 ℃和700 ℃下的高周疲劳行为,采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限,当应力比R=-1,循环周次Nf=107次时,650 ℃和700 ℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。对于双板条组织的Ti-22Al-25Nb合金,其疲劳裂纹既可萌生于试样表面,也可萌生于次表面,并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外,研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变,形成组织中的不均匀区域,促使疲劳裂纹在此优先形核。     

一种汽轮机叶片钢的高温性能研究

测试研究一种汽轮机叶片钢(2CrllMoVNbN)的瞬时高温拉伸性能、室温和高温断裂韧性、高温疲劳强度和高温疲劳裂纹扩展速率.结果表明,随温度升高该叶片钢强度降低,低温阶段延伸率和断面收缩率缓慢下降,中温阶段塑性最差,之后随温度升高塑性大幅升高;该叶片钢室温脆性较大,温度升高使断裂韧性得到较大改善;与其他几种叶片钢相比具有较高的高温疲劳极限强度;其高温疲劳裂纹扩展速率随温度的升高而加快,随加载频率的降低而加快.该钢种是一种较为理想的亚临界、超临界汽轮机叶片材料.     

SUS 445J2超纯铁素体不锈钢冷轧断带原因分析

利用金相、扫描电镜能谱和电子背散射衍射(EBSD)等分析手段对445J2不锈钢冷轧断带的原因进行了分析.结果表明:445J2不锈钢钢带中心层析出大块状富铌碳化物是钢板冷轧断带的主要原因,裂纹在中心层大块状碳化物处萌生.445J2不锈钢在凝固后期,Nb、Ti、C等元素在中心层偏析富集导致块状富铌碳化物析出;此外,中心层条带状组织和周围粗大的铁素体晶粒也降低了材料的塑性,裂纹沿粗大的铁素体晶粒扩展,最终钢带断裂失效.可通过降低钢坯凝固冷却速率,提高浇注温度,使用电磁搅拌离散Nb、C元素富集,生成大量等轴晶,有效避免在中心层生成有害块状富铌碳化物.     

金属注射成形冷作工具钢的超声疲劳性能

用超声疲劳试验研究了金属注射成形(MIM)冷作工具钢和锻轧钢(JIS SKD11)的高周疲劳性能。锻轧钢试样于423K回火1h。另一方面，为了评估回火温度对疲劳性能的影响，将MIM钢试样于不同温度下进行了回火。在N=103～108疲劳寿命范围内进行了超声疲劳试验。MIM钢试样的疲劳强度和锻轧钢试样相同。MIM钢试样的疲劳强度随着回火温度升高而减低。显微组织的观察结果表明，MIM钢试样的碳化物的直径与形状比锻轧钢试样的均一。     

第二相对Ti-25V-15Cr-2Al-0．2C-x（x=0，2％Mo，2％Nb，0．02％Si）合金拉伸断裂行为的影响

研究了第二相对Ti—25V—15Cr—2Al—0．2C—x(x=0，2％Mo，2％Nb，0．2％Si)阻燃β钛合金拉伸断裂行为的影响。结果表明，β晶界上析出的。相增加了合金发生沿晶断裂的趋势，特别是热暴露后形成的连续晶界α膜是导致合金脆性沿晶断裂的主要原因。虽然粗大的碳化物颗粒是合金中的裂纹源之一，但细小、弥散分布的碳化物却能显著降低合金发生脆性沿晶断裂的趋势，其原因是细化了β晶粒和有效抑制了晶界α沉淀的析出。     

温度对高钴钼不锈轴承钢高周疲劳性能的影响

为了提高宇航轴承的寿命和可靠性,研究了轴承用高钴钼不锈轴承钢在不同温度下的高周旋转弯曲疲劳性能和失效形式。结果表明,随着温度的升高,试验钢的疲劳极限强度逐渐下降,利用升降法测得25、300、500℃条件下疲劳极限强度分别为927、840、667 MPa,与25℃相比,300、500℃条件下疲劳极限强度分别降低了9.4%、28.0%。25℃时裂纹萌生是由表面沟壑导致的应力集中引起的,当温度上升至300℃时,疲劳试样基体硬度下降,在长时间交变应力作用下出现驻留滑移带,并且由于碳化物析出和长大,加速了表面沟壑萌生裂纹的形成。500℃时基体硬度继续下降,使驻留滑移带更容易产生。在热力耦合作用下,疲劳试样边缘析出碳化物,在长时间热作用下碳化物长大,驻留滑移带内碳化物与位错交互作用,在碳化物边缘上萌生微小裂纹。碳化物的析出和长大加速了疲劳裂纹的扩展。     

冷轧5E06和5E83铝合金板的疲劳断裂行为研究

测试并对比了掺杂微量稀土Er中高Mg铝合金5E83和5E06冷轧板的疲劳性能,运用XRD、扫描电镜(SEM)以及能谱(EDS)等对合金组织与疲劳断口进行表征,探讨了Er与Mg元素对Al-Mg合金疲劳断裂行为的影响.结果表明:合金中Mg固溶量的增加可提高合金疲劳强度并减缓裂纹扩展速率.合金中Er含量超过其固溶度后,其含量的增加也可减缓裂纹的扩展,这归结为粗大析出物Al3Er能够使裂纹偏折并发生闭合从而有效阻碍裂纹的扩展.     

第二相对Ti-25V-15Cr-2Al-0.2C-x(x=0,2%Mo,2%Nb,0.2%Si)合金拉伸断裂行为的影响

研究了第二相对Ti 2 5V 15Cr 2Al 0 .2C x (x=0 ,2 %Mo,2 %Nb ,0 .2 %Si)阻燃β钛合金拉伸断裂行为的影响。结果表明 ,β晶界上析出的α相增加了合金发生沿晶断裂的趋势 ,特别是热暴露后形成的连续晶界α膜是导致合金脆性沿晶断裂的主要原因。虽然粗大的碳化物颗粒是合金中的裂纹源之一 ,但细小、弥散分布的碳化物却能显著降低合金发生脆性沿晶断裂的趋势 ,其原因是细化了β晶粒和有效抑制了晶界α沉淀的析出     

钴基高温合金DZ40M高温高周疲劳过程中碳化物的行为

研究了ＤＺ４０Ｍ合金９００℃高周疲劳过程中碳化物的行为,在９００℃疲劳试验过程中,ＤＺ４０Ｍ合金中初生碳化物Ｍ７Ｃ３和ＭＣ发生溶解,同时,沉淀析出大量细小的二次碳化物Ｍ２３Ｃ６,它与其他具有立方取向关系。Ｍ２３Ｃ６相钉扎位错及亚晶界,强化合金基体,提高形变抗力。初生碳化物发生了断裂,降低了疲劳断裂抗力。ＤＺ４０Ｍ合金表面发生了严重的氧化,优先氧化的碳化物是疲劳裂纹源。     

高温合金C1023中的铸态σ相

C1023是一种作导向器材料的镍基铸造合金。研究表明,该合金中有铸态σ相析出,铸态σ相是指在合金精铸凝固后未经任何热处理而析出的相。铸态σ相的分子式为CrMoNi_(0.73)Co_(0.47’)析出于枝晶间隙区内一次碳化物MC之周围,这是由于枝晶间隙区偏聚着Mo、Cr等元素,且一次碳化物MC是铸态σ相的生核场所。本文指出了铸态σ相的析出使合金的韧性、塑性、持久寿命和热疲劳性能显著下降,其原因是它和一次碳化物MC在合金中构成了一条脆性通道,使裂纹能迅速扩展。     

铒对Al-4.7Mg-0.7Mn-0.1Zr合金疲劳强度的影响

研究了Al-4.7Mg-0.7Mn-0.4Er-0.1Zr合金板材的室温高周疲劳性能,用升降法测试并计算出该合金在应力比R=0.1,循环寿命为1×107条件下的疲劳强度为293.6 MPa.用扫描电镜观察了疲劳试样断口的形貌特征,分析了疲劳裂纹产生的原因和疲劳断裂过程.用TEM观察了合金中析出相的形貌,分析了铒的存在形式.结果表明:添加铒以后,在合金内部形成了纳米级球形Al3Er粒子,合金的室温疲劳强度得到明显提高.     

FGH95合金高低周复合疲劳行为

为了解高周振动应力对FGH95合金低周疲劳过程的影响,对FGH95合金进行高低周复合疲劳和低周疲劳试验。试验结果表明：在低周疲劳过程中叠加的高周振动明显降低了FGH95合金的低周疲劳寿命;且叠加的高周振动应力越大,FGH95合金的低周疲劳寿命降低程度越大。宏观和体视显微镜下分析的试样断口形貌显示：断口呈平坦区和倾斜区两大部分,表面粗糙,有明显的反光小平面。最后,着重用扫描电子显微镜（SEM）分析疲劳裂纹扩展不同阶段的形貌特征,并对不同试验条件下的相同裂纹扩展阶段的裂缝形貌特征进行比较。     

不同烧结条件下Fe-Cu-Ni-Mo-C合金的弯曲疲劳性能及断口分析

以部分扩散预合金Fe-2Cu-2Ni-1Mo-1C粉末为原料,利用模壁润滑温压技术与3种烧结工艺制备合金材料,研究不同烧结工艺下合金的疲劳性能。结果表明:3组不同烧结工艺制备的试样在104~109循环周次下的应力幅值-循环周次(S-N)曲线均为一条连续下降的曲线,不存在传统疲劳概念上的疲劳极限,只存在条件疲劳极限;在107循环周次下,3组试样的条件疲劳极限分别为280、264和239 MPa。断口分析发现,3组试样的疲劳裂纹均萌生在试样表面的棱角处,且均表现为多源萌生;疲劳裂纹扩展以穿晶断裂为主,不同的组织对裂纹的扩展有明显的影响;扩展区存在典型的解理和疲劳辉纹形貌;断裂区有塑性韧窝出现。     

板条组织Ti-22Al-25Nb合金高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织Ti-22Al-25Nb合金在650℃和700℃下的高周疲劳行为,采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限。当应力比R=-1,循环周次Nf=107次时,650℃和700℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。由于不同阶段的高周疲劳裂纹在高温条件下暴露的时间不同导致试样断口表面的氧化产物不同,从而使得高温高周疲劳试样的断口上呈现出不同颜色的区域。通过颜色的变化发现疲劳裂纹既可萌生于试样表面,也可萌生于次表面,并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外,研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变,形成组织中的不均匀区域,促使疲劳裂纹在此优先形核。     

时效态Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金的拉伸断裂行为

研究了时效显微组织对Mg-10Gd-3Y-0.6Zr合金断裂行为的影响.结果表明:473K低温时效时,析出相小而密,由晶界析出相(GBP)引发的微裂纹在晶界处产生并沿晶内的择优取向扩展;温度达到523K时,GBP长大,应力集中仅在某些大尺寸GBP处出现,并引发GBP与基体分离,而产生微孔,微孔的聚集与长大导致了合金的断裂.微裂纹沿着孪晶与基体的界面扩展,在断口形成平滑刻面,而GBP的存在会加剧这一趋势.时效温度升高后,孪晶与GBP数量减少,滑移变形加剧,导致平滑刻面数量减少.     

表面缺陷对单晶高温合金高周疲劳性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后加工成旋转弯曲高周疲劳试样,试样中间位置用电火花加工成不同尺寸的孔洞以模拟叶片的表面缺陷,在980 ℃、应力分别为400 MPa和500 MPa条件下,研究表面孔洞对合金高周疲劳性能的影响,用扫描电镜分析了疲劳试样的断口形貌.结果表明,与标准试样相比,带有孔洞合金的高周疲劳寿命都有不同程度的降低,随着表面孔洞尺寸增大,合金的疲劳寿命逐渐减小.在合金试样的高周疲劳断口上可见疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区.相对于标准试样,带有孔洞试样疲劳源除了试样表面,还有表面孔洞,所有试样都为多源疲劳断裂.与高温下拉伸持久的断裂机制不同,高温下旋转弯曲高周疲劳为类解理断裂.      

400 MPa级薄钢板的疲劳性能及断口分析

 利用液压伺服疲劳实验机研究了400 MPa级板带在对称循环应力下的高周疲劳性能,测量了S N曲线,确定了应力幅低于疲劳强度时疲劳寿命与应力幅之间的关系式;用扫描电镜观察该钢的疲劳断口,分析了疲劳断裂特点;在透射电镜下观察了断口附近的微观组织,并对其疲劳断裂机理进行了分析,结果表明：疲劳裂纹起源于表面驻留滑移带挤出脊、侵入沟或表面缺陷,裂纹源扩展最终导致断裂。     

34MnB5稳定杆疲劳开裂分析

34MnB5空心稳定杆在疲劳测试时发生开裂。试验结果表明，样品的裂纹源位于焊缝处。焊缝处的金相组织以氢脆敏感性极高的马氏体为主，且裂纹源附近区域存在晶粒粗大现象。样品裂纹源处的断口主要呈沿晶开裂形貌，且晶粒上布满细小韧窝。结合焊缝组织推测该样品的断裂行为应为氢致开裂。通过EBSD分析发现，氢促进位错面滑移，使沿晶断口、氢致裂纹周边存在明显高应变区；氢致裂纹大多沿着大角度晶界扩展，并在小角度晶界附近停止延伸。     

硼含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响

研究了硼元素含量对Ti-1023合金高周疲劳性能的影响。无硼的Ti-1023合金高周疲劳S-N曲线位置最低,添加0.05%的硼元素后,合金的疲劳极限仅增加了2 MPa,但高周疲劳S-N曲线高应力段明显上移。当硼元素含量为0.1%时,Ti-1023合金的疲劳极限提高10%以上,S-N曲线的位置最高,其疲劳性能得到全面提高。进一步添加硼元素后,S-N曲线位置基本不变。无硼的Ti-1023合金疲劳条带较为清晰,添加硼元素后,Ti-1023合金疲劳试样裂纹源全部位于表面,裂纹前沿区域脆断痕迹明显,解理断面趋于平整,疲劳条带越来越模糊。这是由于添加硼元素后,Ti-1023合金内部的临界裂纹尺寸会减小,使其抵抗疲劳裂纹失稳扩展的能力降低,综合考虑,Ti-1023合金中硼元素的添加量不宜超过0.1%。