高强度桥梁钢焊接接头疲劳裂纹扩展速率的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢的母材、热影响区和焊缝的疲劳裂纹扩展速率进行了测定,并结合疲劳扩展断口分析各部位疲劳裂纹扩展快慢的原因。结果表明,高强度桥梁钢焊接接头中焊缝裂纹扩展速率最低,抗疲劳裂纹扩展能力最高;母材疲劳裂纹扩展速率最高,抗疲劳裂纹扩展能力最差;热影响区介于二者之间。焊缝的疲劳断裂模式是以穿晶断裂为主,母材是以沿Z字形路径扩展的沿晶断裂为主,热影响区则介于两者之间。     

TC4钛合金薄板激光焊接接头的疲劳寿命及断口分析

研究了TC4钛合金薄板激光焊接接头及母材的疲劳性能,并对其疲劳断口进行了观察.结果表明,接头的疲劳寿命在低应力水平时高于母材,在高应力水平时低于母材.母材疲劳裂纹萌生于试样表面;在裂纹扩展区有平行排列的弯曲的二次裂纹和期间更细的疲劳辉纹,瞬断区为细小的等轴韧窝.焊缝疲劳裂纹起源于表面的气孔,源区有笔直且平行排列的二次裂纹;在裂纹扩展区,断口形貌与组织有关,细晶区为韧窝,在细晶与柱状晶交界处为敞口浅韧窝,柱状晶和粗晶区为晶粒大小的刻面,上有大量的微剪切滑移带,断裂机理为滑移带形成及开裂.     

5A06铝合金及其焊接接头的疲劳断裂行为

对5A06防锈铝合金及其焊接接头疲劳性能断裂行为进行研究,采用疲劳试验、光学显微镜、扫描电子显微镜等手段对5A06铝合金的疲劳性能、金相组织、裂纹扩展特征和疲劳断口进行分析。结果表明:在循环次数为2×106时,铝合金母材、对接接头、横向十字、侧面连接和纵向十字接头的疲劳性能分别为99.97、70.96、57.48、48.20和41.80 MPa;铝合金母材疲劳裂纹起裂于截面最小部位,对接接头和横向十字接头裂纹起裂于焊趾等应力集中部位,裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头裂纹起裂于两板连接处应力集中部位,纵向十字接头裂纹起裂于热影响区;微观裂纹为沿晶和穿晶混合的扩展特征。对母材及其焊接接头的宏观断口呈暗灰色纤维状,具有一定的塑性;接头的微观断口具有准解理特征,断口中存在球状孔洞、疲劳条纹和韧窝,并存在二次裂纹。     

哈氏合金薄板激光填丝焊接接头高周疲劳性能

为了评价激光薄板填丝焊接接头的高周疲劳性能,利用升降试验法评价了指定2×10~6周次寿命的0.7 mm厚激光填丝焊接接头样件高周疲劳强度,借助扫描电子显微镜分析了断口及断裂位置。结果显示,激光填丝焊接接头的高周疲劳强度为396.6 MPa,断口形貌显示近无夹杂物,裂纹源区呈解理特征,裂纹主要为沿晶扩展,在裂纹扩展区呈现典型的疲劳条纹特征,且条纹间距随裂纹扩展长度的延长而加宽,瞬断区主要呈现与拉伸断口一致的韧窝形貌。观察断口截貌可知,裂纹主要在焊缝上表面焊趾附近萌生,并沿板厚方向扩展,在沿焊接方向扩展过程中会跨越熔合线,在焊缝区内和相邻母材区内扩展。     

六角头螺栓断裂原因分析

对断裂失效的螺栓件进行宏观分析、化学成分分析、力学性能试验、断口分析、金相分析和硬度测试,结果表明,该螺栓属于起裂螺纹根部表面的单向弯曲疲劳断裂,断裂螺栓起裂区断口为穿晶和少量沿晶混合的疲劳断口,扩展区断口为穿晶疲劳断口,终断区很窄,为韧窝断口,说明螺栓起裂过程除受到弯曲疲劳应力外,还受到氢的作用,螺栓终断时弯曲应力并不大。螺栓镀锌后残留氢偏高和工作中存在振动是导致螺栓发生疲劳断裂的主要原因。     

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对断裂失效的螺栓件进行宏观分析、化学成分分析、力学性能试验、断口分析、金相分析和硬度测试,结果表明,该螺栓属于起裂螺纹根部表面的单向弯曲疲劳断裂,断裂螺栓起裂区断口为穿晶和少量沿晶混合的疲劳断口,扩展区断口为穿晶疲劳断口,终断区很窄,为韧窝断口,说明螺栓起裂过程除受到弯曲疲劳应力外,还受到氢的作用,螺栓终断时弯曲应力并不大。螺栓镀锌后残留氢偏高和工作中存在振动是导致螺栓发生疲劳断裂的主要原因。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能EI北大核心CSCD

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

载荷方向对TC4钛合金激光焊缝疲劳性能的影响

针对不同载荷方向对TC4钛合金激光焊缝的疲劳性能的影响展开对比试验分析,对激光直、斜焊缝的疲劳寿命和疲劳断口进行了对比计算与分析.结果表明,直焊缝试件的疲劳寿命相比斜焊缝的分散性小,斜焊缝试件的中值疲劳寿命是直焊缝的1.98倍;直、斜焊缝试件疲劳裂纹均起始于显微硬度最低的热影响区表面,直焊试件裂纹在焊缝区扩展至断裂,疲劳裂纹扩展区有脆性解理特征,而斜焊试件裂纹穿过焊缝进入母材扩展至断裂,扩展区有典型韧性扩展特征;在瞬断区,斜焊缝试件比直焊缝表现出更好的韧性.     

Fatigue Crack Propagation Behavior of as-Extruded AZ31B Mg Alloy Welded Joint

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

AZ31B镁合金焊接接头的疲劳裂纹扩展行为(英文)

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

GH4169D合金电子束焊接接头显微组织和持久断裂特征

采用金相显微镜和扫描电镜分析了GH4169D合金电子束焊接接头的显微组织,利用显微硬度计测试了母材、热影响区和焊缝的显微硬度,采用体式显微镜和扫描电镜研究了焊接接头持久断裂特征。结果表明,GH4169D母材中的主要析出相为1~20μm长的片层状晶界η相、30~80 nm的颗粒状γ′相和少量的碳氮化物。热影响区中的主要析出相为10~20 nm的颗粒状γ′相,几乎没有晶界η相。焊缝中为枝晶组织,枝晶间存在含有共晶组织的白色析出相,析出相尺寸为2~6μm,枝晶杆中含有10 nm以下的细小颗粒状γ′相。母材的显微硬度低于热影响区和焊缝,不同区域的显微硬度主要受γ′相尺寸的影响。焊接接头的持久断裂过程包括蠕变裂纹扩展、快速扩展和瞬断3个阶段,蠕变裂纹扩展区中为沿晶断裂,快速扩展区中为沿晶和穿晶混合断裂,瞬断区为穿晶断裂。蠕变裂纹扩展起始于试样表面的热影响区,热影响区中晶界η相含量低和裂纹尖端晶界氧化是导致焊接接头持久性能低于母材的主要原因。     

60mm厚TC4钛合金电子束焊接头疲劳性能

针对大厚度钛合金在海洋领域的应用,开展了60 mm厚TC4钛合金电子束焊接(EBW)接头疲劳性能的研究. 对EBW接头和母材的疲劳性能进行测试,分析接头疲劳性能的均匀性,绘制S-N曲线对比分析母材与接头的疲劳性能,并采用扫描电镜观察疲劳试样断口以解明断裂路径. 结果表明,EBW接头疲劳性能测试断裂多发生在母材,少数断裂在热影响区,接头疲劳性能沿熔深方向由上至下逐步降低,电子束焊接接头比母材高出10%,接头疲劳试验断口可分为疲劳源区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个典型区域,裂纹起源于试件表面边缘处.     

FSW与MIG补焊的6005A-T6铝合金型材FSW接头疲劳性能研究

针对6005A-T6铝合金型材搅拌摩擦焊接头缺陷,分别采用搅拌摩擦焊(FSW)和熔化极气体保护焊(MIG)进行补焊,对补焊后的接头疲劳性能进行了研究。结果表明,在循环次数N107时,FSW补焊接头的疲劳强度为100MPa,可达母材疲劳强度的84.53%,MIG补焊接头的疲劳强度为80 MPa,可达母材疲劳强度的67.62%。FSW补焊接头的疲劳断口裂纹源位于焊缝底部,裂纹扩展区有典型的疲劳辉纹,瞬断区为剪切型断口,为撕裂棱和韧窝组合形貌。MIG补焊接头疲劳断口的断面有微气孔,裂纹源位于夹杂气孔缺陷处,扩展区为准解理断裂,瞬断区为韧性断裂和脆性断裂的复合形式。     

缺口对TC17钛合金拉伸性能和低周疲劳性能的影响

研究了不同缺口(缺口应力集中系数)对TC17钛合金拉伸性能和低周疲劳性能的影响。结果表明,缺口试样抗拉强度随着缺口应力集中系数的增大而提高,伸长率随着缺口应力集中系数的增大而减小;低周疲劳寿命随缺口应力集中系数的增加而降低,当应力集中系数大于1.92时,疲劳寿命急剧下降。断口分析表明,试样拉伸断口由正应力拉断区和剪切断裂区两个典型区域构成。正应力拉断区为穿晶和沿晶相混合的断裂,剪切断裂区为穿晶断裂,断口上均为韧窝形貌。低周疲劳断口由疲劳断裂区、正应力拉断区和剪切断裂区三个典型区域构成。疲劳断裂区比较平坦,有明显的疲劳条带和平行的二次裂纹;低周疲劳断口的正应力拉断区和剪切断裂区的形貌特征与拉伸断口类似。     

循环载荷幅值对7075-T7451铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

在不同幅值循环载荷条件下对7075-T7451铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行拉伸疲劳试验,对其疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅值ΔK进行了研究,并用扫描电子显微镜观测试样的断口形貌。结果表明：随着循环载荷幅值的增大,试样的疲劳寿命缩短,裂纹的扩展速率增大;试样宏观断口形貌的裂纹稳态扩展区域减小,而瞬时断裂区域增大。稳态扩展区主要以疲劳条带扩展机制为主,且疲劳条带间距随循环载荷幅值的增大而增大;瞬断区的断口形貌以韧窝断裂为主,韧窝尺寸随循环载荷幅值的增大而减小。     

AZ31B镁合金及其焊接接头的疲劳断裂机理

对AZ31B镁合金进行疲劳实验,在2×106循环次数下,母材、对接接头、横向十字接头和侧面连接接头的疲劳强度分别为66.72,39.00,24.38和24.40MPa。采用光学显微镜对裂纹扩展特征进行分析,结果表明,AZ31B母材的疲劳裂纹宏观扩展路径平滑,但微观观察发现疲劳裂纹扩展方向曲弯,有些裂纹分成两岔;裂纹尖端扩展均为沿晶扩展。焊接接头裂纹均在焊趾部位起裂,对接接头和横线十字接头的裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头的裂纹起裂位于焊脚部位。采用扫描电子显微镜对疲劳断裂机理进行分析。疲劳断口由准解理或解理台阶组成,均为脆性断裂,断口中存在二次裂纹,对接接头中存在疲劳条纹,其间距约为5μm。     

不同加载速率下汽轮机转子钢的高温低周疲劳断裂特征

采用RDL05电子蠕变疲劳试验机,在0.5×10-2、0.1×10-2 s-1两种加载速率条件下,对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢进行高温低周疲劳试验,用带有能谱分析的JSM-5610扫描电镜分析试样的断裂特征。结果表明,试样断面有裂纹起源区、裂纹扩展区和瞬断区,瞬断面与其他两区呈一定角度的剪切唇;裂纹源区比较平坦,细小裂纹沿晶界萌生于材料内部;断裂类型主要为沿晶断裂,在0.1×10-2 s-1时裂纹数目较少;在瞬断区以韧窝为主要断裂特征,并有少量疲劳条纹,0.5×10-2 s-1时韧窝较深;从试样表面萌生的裂纹可看出,裂纹附近出现了大量尺寸在5～30μm的鱼卵状裂纹珠,这是由于高温氧化、疲劳载荷交互作用形成的。     

试样尺寸对SA508-3钢焊接接头断裂韧度的影响

针对大型核容器SA508-3钢焊接接头断裂韧度进行了研究.结果表明,在大试样条件下,母材、焊缝金属及热影响区的断裂韧度存在差异,焊缝金属的断裂韧度优于热影响区,母材的断裂韧度最低.试样几何尺寸直接影响裂纹尖端的应力状态,小试样时裂纹尖端处于平面应力状态,母材、焊缝金属及热影响区全部呈韧窝断裂,表现出良好的塑性;大试样时裂纹尖端处于平面应变状态,母材断口特征转变为准解理与解理混合断裂,热影响区为典型的准解理断裂,焊缝为韧窝断裂.     

TC4钛合金电子束焊接头低周疲劳性能与断裂行为

文中比较了30 mm厚TC4电子束焊接头和母材的低周疲劳性能。试验结果表明,母材的低周疲劳性能稍优于接头,母材和接头的应变疲劳极限分别为0.49%和0.44%。对接头的疲劳断裂位置进行了观察,接头的疲劳断裂位置在焊缝。对接头和母材的疲劳断口进行了观察,疲劳裂纹源均出现在试样表面,疲劳裂纹扩展区均发现典型的疲劳辉纹,但接头的辉纹间距要小于母材,最后拉伸断裂区均发现韧窝,为韧性断裂。最后运用高分辨SEM对接头的组织进行了研究,母材为典型的双态组织,主要是由等轴α相和晶间β相构成,热影响区等轴α相边缘逐渐溶解,转变成较多的层状α’相,焊缝主要是由针状α’相组成的网篮状组织构成。