海洋平台用D36钢焊接构件振动时效后的组织与性能

海洋平台的焊接结构具有尺寸大、质量大、材料强度高的特点,其残余应力消除是一项十分重要但也十分困难的工作.振动时效技术可以用于海洋平台焊接结构的残余应力消除,但目前关于振动时效对海洋平台焊接结构、焊缝内部组织和疲劳性能等方面影响的研究还很少.本文选取了D36低合金高强钢的焊接构件作为研究对象,对比研究了在振动时效前后焊接构件的内应力、疲劳性能和微观组织的变化.试验结果表明,振动时效可以显著降低焊接构件的内部残余应力,同时并不会降低其疲劳性能,甚至能提高构件疲劳性能的稳定性.焊接构件的金相组织在振动前后不会发生变化,但在透射电镜下观察可以发现,构件内部的位错增多.这些研究成果为振动时效技术在海洋平台焊接结构的应用提供了新的理论基础.     

振动时效对TA15钛合金厚板残余应力及力学性能的影响

采用频谱谐波振动时效设备,研究了振动时效对TA15钛合金厚板残余应力及力学性能的影响。结果表明：振动时效后TA15钛合金厚板表面残余应力减小近60%,且趋于均匀化,但拉伸、冲击、断裂韧性及疲劳性能基本没有变化。     

振动时效对焊接件残余应力及接头力学性能的影响研究

分析了振动时效与热处理方法去除残余应力的机理差异,结合热处理及振动时效两种方法去除焊接件残余应力效果测试试验,讨论了两种方法对焊缝残余应力的影响;开展了振动时效对三种材料焊接接头力学性能影响的试验研究,得到了振动时效后金属材料的抗拉强度不变或有所增加,材料的塑性指标有较为明显提高的结论,并用位错理论解释了振动时效改善材料力学性能的机理。     

基于振动时效仿真的流变塑性模型

振动时效是一种局部循环塑性现象,当循环载荷与材料内部残余应力叠加超过材料的局部屈服强度时就会发生残余应力释放。采用流变塑性模型对振动时效进行仿真,分析了振动时效过程中应力幅、应变幅、振动频率、振动周期和材料屈服应力等对振动时效的影响。结果表明,振动时效中应力释放很大程度上取决于应力幅或应变幅,振动频率和材料参数也是关键因素,而振动周期或时间对振动时效没有很大影响。将此振动时效模型应用于7075铝合金试样机械载荷下的应力松弛实验,所得结果与仿真较一致。     

复合强化对渗铝K403合金组织和力学性能的影响

针对航空发动机涡轮叶片榫头渗铝污染后产生的尺寸偏大和力学性能下降的问题,采用水吹砂+振动光饰和水吹砂+喷丸强化+振动光饰两种复合方法对渗铝后的K403合金试样进行处理,研究复合方法对K403渗铝试样微观组织和力学性能的影响。对两种方法处理后试样的微观组织、渗铝层元素分布、物相组成、残余应力和疲劳寿命进行测试。结果表明:渗铝后,试样表面存在残余拉应力,渗铝层厚度约27.3μm,主要相为β-NiAl和α-Cr;水吹砂+振动光饰处理后,试样表面产生了360 MPa的残余压应力,试样的疲劳寿命提高了1.49倍;水吹砂+喷丸强化+振动光饰方法处理后,试样表层产生了较大的残余压应力,距离表面0.04 mm处残余压应力值最大,约为686 MPa,应力影响深度约0.2 mm,试样的疲劳寿命提高了3.44倍。     

大直缝焊管热时效与振动时效消应力工艺比较

采用热时效和振动时效两种工艺控制大型直缝焊管的焊接残余应力.结果表明,热时效和振动时效工艺均能有效降低Q345钢大型直缝焊管的残余应力,使焊接残余应力分布更加均匀,且焊接区的消应力效果相对于母材区更为明显.其中振动时效对铸态组织有良好的消应力作用,但对于冷塑性变形加工状的组织消应力效果不理想.热时效工艺的消应力效果和均化应力能力优于振动时效工艺,但在满足消应力要求的前提下考虑经济因素和工艺便捷性,最终选定振动时效作为消应力工艺.     

降低防护型装甲车体焊接接头残余应力工艺研究

为了降低超高强装甲钢车体焊接接头残余应力,文中通过对超高强装甲钢焊接接头频谱振动时效和超声波冲击振动时效,验证焊缝残余应力消除效果,并评价时效处理前后尺寸精度变化,最后通过焊接工艺评定试验来分析焊态、整体振动时效和超声波冲击振动时效不同状态下的力学性能、硬度和金相组织差异。通过分析研究可知：经频谱时效振动后的焊缝残余应力可降低29.52%;经超声波冲击振动后的焊缝残余应力可降低50%左右;超声波双面双侧冲击的试板尺寸变化量最小,尺寸变化量在±0.05 mm内;频谱时效振动的试板尺寸变化量最大,尺寸变化量在±0.2 mm内。同时超声波冲击时效后的焊缝显著提高了接头的连接强度及抗弯能力;但不同状态下对应的焊接接头各区域硬度变化无显著差异,焊接接头各区域的组织基本一致,无差异。     

7075铝合金喷砂表面残余应力在疲劳过程中的松弛规律

对7075高强铝合金进行喷砂强化,采用X射线衍射法研究循环载荷作用下疲劳过程中喷砂表面残余应力的松弛规律。结果表明,残余应力的松弛主要发生在疲劳过程开始的100个周期内,其中大幅度松弛发生在初始10个周期内,1000次循环后残余应力基本稳定。不同应力水平下的松弛行为表明,循环应力达到疲劳极限以上时,残余应力松弛的幅度和速率都较大。经过150℃×2h保温处理的试样其表面残余应力显著降低,且疲劳过程中应力松弛的幅度和速率都降低。表面喷丸或喷砂强化试样大多在表面强化层下的拉应力区域产生裂纹,疲劳累积损伤理论也表明疲劳损伤是可以累加的,故表面存在一定数值的残余压应力并不能说明试样没有发生疲劳损伤,工程上不能只依据表面残余应力来判定材料的疲劳性能。     

振动时效在卷筒体焊后消应力中的应用

对卷筒体进行了振动时效处理。在振动时效前后通过对卷筒体进行盲孔法残余应力的对比测量,以及振动过程中对振动动应力的测量,全面、定量地了解振动时效工艺过程的应力状况、残余应力的变化及最终的应力状况。试验结果表明振动时效可以有效的消除卷筒体的残余应力,且不会影响筒体的疲劳寿命。     

组织结构对低碳钢焊接构件振动时效消除应力效果的影响

振动时效技术是通过引起构件的共振达到调整构件内部的残余应力的新兴技术,具有适用性强、耗能少等优点,在焊接结构的残余应力调整上有重要的应用。但目前对于这项技术的研究尚处于较为分散的状态,学者们的研究往往都是针对特定材料和特定结构展开的,对材料组织特征与时效效果之间的关系和规律的系统研究较少。为了研究材料组织结构对振动时效工艺的影响,选取Q235和D36这两种具有相似组织结构的低碳钢的焊接结构采用相同的工艺进行了振动时效实验。晶粒较大的Q235在振动失效后应力的降低幅度大于D36钢。因此,焊缝热影响区的晶粒尺寸是决定振动消除应力效果的主要因素,而珠光体和铁素体的比例则并不是主要的因素。     

采用振动时效工艺消除电站锅炉水冷壁焊接应力

以1Cr-0.5Mo合金钢水冷壁典型部件为对象,分析比较了水冷壁3种状况下（焊态、焊后热处理和振动时效）的焊接残余应力以及力学性能。采用优化后的振动时效工艺,焊接接头综合力学性能和显微硬度均能满足工艺评定需要,可考虑代替部分1Cr-0.5Mo钢管屏的焊后热处理。     

304L超低碳不锈钢板的振动时效

针对304L不锈钢底板的焊后残余应力，采用振动时效（VSR）的方法进行消除。介绍了振动时效工艺参数，应用JB／T 5926—91标准对振动时效工艺进行了定性评价。采用盲孔法测定了焊后和振动时效后底板焊缝的残余应力，结果表明残余应力下降了30％以上。试验结果显示振动时效工艺可以替代热处理时效，明显消除304不锈钢焊接构件的残余应力。     

振动时效技术的研究及发展

对振动时效技术的研究进展进行了综述.回顾了振动时效技术的发展史,重点对其机理、工艺及效果评定技术的研究现状进行了介绍,对它的推广及应用进行了探讨.由于振动时效有着热时效、自然时效不能取代的优点,因此它将成为调整工件残余应力的重要手段.     

Residual stresses and durability in cold drawn eutectoid steel wires

Prestressing steel wires have excellent mechanical properties but there is a need to improve their durability in aggressive environments. In this work, the influence of residual stresses on the environmentally assisted cracking of these wires is studied. A good correlation has been found between residual stresses at the surface of the wires and the time to rupture during stress corrosion test proposed by the International Federation of Prestressing. Wires with the same microstructure, surface quality and mechanical properties show very different behaviour in aggressive environments depending on their residual stress state. Research shows that environmentally assisted cracking can be improved significantly by acting on the surface residual stresses produced by wire drawing. In addition, in this study a post-drawing treatment to generate compressive residual stresses at the surface of the wires is proposed.     

精密箱型结构件振动消应力工艺与效果评定

本文基于现场试验，通过对精密箱型结构件应用动应力分析和VSR工艺前后残余应力测量，确定现行VSR工艺的稳定性。     

热处理对Fe-Cr基喷涂层组织及力学性能的影响

用XRD残余应力测试仪、纳米压痕仪、扫描电镜、X射线衍射和T-11磨损试验机等方法研究了不同的热处理温度对高速电弧喷涂7Cr13涂层的残余应力分布、弹性模量、微观组织和耐磨性能的影响。结果表明,适当的热处理工艺能降低涂层的孔隙率;释放涂层的残余拉应力,当热处理的温度在225℃左右时,涂层由拉应力转变为压应力;涂层的弹性模量和热处理温度之间成正比关系。磨损试验结果表明,随着热处理温度的升高,涂层硬度逐渐增大,从而改善了涂层的耐磨性。     

形变强化金属材料表面状态特征的疲劳演变研究进展

概述了形变强化技术对金属材料疲劳性能的增强机理,主要归因于残余压应力、加工硬化、微观组织等表面状态特征的协同作用。重点综述了形变强化处理后金属材料表层的残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征在热载荷、机械载荷影响下疲劳演变的研究进展,分别总结了热载荷、机械载荷以及热–机械耦合载荷等作用条件下残余应力松弛行为、加工硬化松弛行为以及微观组织的疲劳演变规律与机理,并就热载荷、机械载荷作用下残余应力松弛行为的理论预测模型进行了归纳总结。在此基础上,讨论了关于残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征因素之间内在联系的研究进展,并指出了对于上述三者之间的逻辑关系目前研究存在的不足之处,以及尚待解决的问题。最后分析了当前金属材料表面形变强化研究中存在的一些问题与不足,并对表面形变强化抗疲劳制造技术未来的发展趋势进行了展望。     

燃料类型及喷涂参数对HVOF喷涂WC10Co4Cr涂层的组织及力学性能的影响

超音速火焰喷涂（HVOF）制备的WC基金属陶瓷涂层广泛应用于金属构件的磨损、腐蚀及空蚀防护。分别采用氢气燃料及煤油液体燃料HVOF喷涂设备分别在9种不同的工艺条件下制备了WC10Co4Cr涂层,研究了燃料类型对涂层的组织、残余应力及力学性能的影响规律。在两种燃料HVOF工艺各自优化的喷涂参数条件下,通过对基体曲率的原位监测对比测试了涂层中的平均残余应力;利用显微维氏硬度、压痕法（断裂韧性）和球盘摩擦磨损对比研究了涂层的力学性能。结果表明：液体燃料（LF）HVOF焰流中粒子的温度更低,速度更高。LF-HVOF喷涂的WC10Co4Cr涂层内的残余压应力更高且涂层致密度更高,而气体燃料（GF）HVOF喷涂的WC10Co4Cr涂层内为残余拉应力。LF-HVOF涂层（1280 HV_0.3, 7.3 MPa·m^0.5）比GF-HVOF涂层（1032 HV_0.3, 4.5 MPa·m^0.5）具有更高的硬度和断裂韧性,LF-HVOF涂层的耐磨性约为GF-HVOF涂层的1.7倍。