电熔增材制造16MND5钢的低周疲劳特性

电熔增材是一种新型重型金属3D打印技术,使用该技术制造的16MND5钢是一种新型材料,对其低周疲劳特性进行系统研究,对推动该技术在核电压力容器上的应用具有重要的指导意义。对电熔增材制造16MND5钢进行了低周疲劳试验研究,试验温度为室温和350℃,采用轴向总应变控制方式,应变比R=-1,应变范围±0.2%～±0.8%。对试验数据进行拟合计算,获得电熔增材制造16MND5钢的应力-应变曲线、应变-寿命曲线和低周疲劳设计曲线等。采用扫描电子显微镜对疲劳试样断口进行了观察,结果显示电熔增材16MND5钢的低周疲劳断口存在多个裂纹源,裂纹扩展区为一系列相互平等的疲劳条带,扩展区同时存在着蠕变孔洞和二次小裂纹,最终断裂区属于韧性断裂。     

高强度热轧双相钢的低周疲劳性能

从热轧双相钢的实际应用需求出发,研究了高强度热轧双相钢DP600的低周疲劳性能。采用轴向应变控制方法对DP600钢进行了低周疲劳试验,并对试验数据进行拟合计算,得到DP600钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线和过渡疲劳寿命。通过扫描电镜观察疲劳断口,结果显示低周疲劳条件下,DP600钢断裂裂纹起源于试样表面,裂纹扩展前期呈现部分脆性断裂特征,后期则以明显的韧性断裂为主。     

Q345R钢湿硫化氢预腐蚀低周疲劳行为

对Q345R钢在湿硫化氢环境中预腐蚀低周疲劳性能进行了研究,以硫化氢溶液的浓度和预腐蚀时间为环境因素.低周疲劳试验在MTS-809疲劳试验机上进行,对各试验组的结果数据进行回归分析,得到各试验组环境下Q345R钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线等低周疲劳特性.不同试验环境下的预腐蚀低周疲劳结果表明,材料循环应力应变响应特性不受环境因素影响,为循环硬化特性;预腐蚀时间因素对材料低周疲劳寿命的影响比硫化氢溶液的浓度因素显著.试样断口为典型的低周疲劳断裂形貌,裂纹扩展阶段为脆性准解理断裂特征.     

16MnR 钢的高应变超低周疲劳性能

从压力容器的实际工况和抗震安全性设计出发,研究了压力容器用钢16MnR 钢的高应变超低周疲劳性能。采用横向应变控制方法,在 MTS809拉扭复合疲劳试验机上测定了试验钢应变疲劳过程中的循环应力响应特征及循环应力与应变的关系等超低周疲劳行为;通过拟合 Basquin 公式和 Coffin-Manson 公式,获得了试验钢的高应变超低周疲劳寿命预测公式。断口扫描发现,超低周疲劳下,多处裂纹萌生于试件表面,然后裂纹共同向内扩展,直到最后快速断裂。     

TC4ELI钛合金低周疲劳性能研究

研究了具有网篮组织的TC4ELI钛合金材料在不同应变幅值下的低周疲劳性能,给出了TC4ELI钛合金在低周疲劳下的循环应力-应变曲线,拟合出循环应变硬化指数、循环强度系数以及应变-寿命特征系数,并通过光学显微镜进行金相分析,通过扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明,TC4ELI钛合金呈现出循环软化的特性;距离疲劳断口1.5 mm处的组织形态与断口处无明显变化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展直至断裂;随着应变幅值增大,韧窝变大变深,韧性断裂特征变得更加显著。     

HRB400 Ⅲ级抗震钢筋的低周疲劳性能

对HRB400 Ⅲ级抗震钢筋的低周疲劳性能进行了研究。采用轴向应变控制方法,在岛津电液伺服疲劳试验机上测定了试验钢低周疲劳过程中的循环应力响应特征及循环应力与应变的关系;通过拟合Basquin公式和Coffin-Manson公式,获得了试验钢的低周疲劳寿命预测公式。断口扫描发现,试验钢裂纹起源于试样表面,通过不断扩展形成微裂纹,再连接成宏观裂纹,最终导致材料断裂。     

盐雾腐蚀对HRB400E抗震钢筋低周疲劳和力学性能的影响

摘要：采用质量分数为5%的NaCl溶液在盐雾腐蚀箱进行30~90d加速腐蚀试验,研究了盐雾腐蚀对HRB400E钢筋低周疲劳行为和拉伸性能的影响。然后采用轴向位移控制模拟地震载荷对腐蚀钢筋开展了低周疲劳和拉伸试验,获得循环响应特征曲线和应变 寿命曲线。结合SEM断口形貌观察,分析钢筋的低周疲劳断裂机制。结果表明：盐雾腐蚀对钢筋的质量和尺寸有明显影响,钢筋表面产生腐蚀坑;钢筋的力学性能随腐蚀时间增加而降低,腐蚀90d的断裂伸长率下降率达461%,屈服强度在腐蚀30d以后可能就不再满足标准要求;腐蚀明显削弱了钢筋的抗循环载荷性能,导致低周疲劳寿命下降;腐蚀会减小钢筋的裂纹扩展区面积并加速裂纹扩展。     

一种新型的低周疲劳裂纹扩展速率模型

基于低周疲劳裂纹扩展机制,假设裂纹尖端循环塑性区内应变分布服从HRR理论解,利用裂纹尖端锐化、钝化启裂低周疲劳裂纹扩展机制,结合Ramberg-Osgood循环应力应变曲线和Manson-Coffin疲劳寿命曲线等断裂力学理论,推导出一种新的低周疲劳裂纹扩展速率数学模型.与30Cr1Mo1V和St-4340的低周疲劳裂纹扩展速率试验数据进行对比,结果表明该低周疲劳裂纹扩展速率模型能够较好地预测材料的低周疲劳裂纹扩展速率.     

钒钛微合金化对钢的低周疲劳性能的影响

本文对几种钒钛微合金钢进行了恒应变低周疲劳试验,得到不同元素微合金化及不同轧制方法下的几种钢的低周高应变疲劳寿命及裂纹扩展速率,并用SEM和TEM分别观察了断口形貌和显微组织,分析了影响低周疲劳抗力的因素及微观机制。     

15Cr14Co12Mo5Ni2齿轮钢的扭转疲劳特性及裂纹扩展行为

 通过扭转疲劳试验,研究了15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳断裂的裂纹扩展行为和夹杂物尺寸与扭转疲劳寿命之间的关系。得到了钢的扭转疲劳极限强度和[τ-N]曲线,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳极限强度为350 MPa,扭转疲劳寿命分散度较大。通过断口观察,发现15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳破坏模式以表面破坏和近表面破坏为主,主要由氧化物夹杂引起。通过计算应力强度因子[ΔK]和裂纹扩展门槛值[ΔKth]分析15Cr14Co12Mo5Ni2钢的疲劳裂纹扩展的断裂力学条件,试验钢在断裂过程中受载荷情况为,II型载荷—I型载荷—II型载荷—I＋II型载荷,分别对应起裂源区、纤维区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区;当有大裂纹产生时,则不会产生纤维区,受载荷情况则为：II型载荷—I＋II型载荷。通过公式推导和数据拟合得到夹杂物尺寸和15Cr14Co12Mo5Ni2钢扭转疲劳寿命的关系,发现随着夹杂物尺寸减小,钢的[τ-N]曲线向高寿命区移动。当引起裂纹萌生的夹杂物尺寸小于5 μm时,在350 MPa应力下,15Cr14Co12Mo5Ni2钢的扭转疲劳寿命超过107循环周次。     

奥氏体耐热钢低周疲劳性能研究进展

 为了进一步深入研究奥氏体耐热钢,介绍了奥氏体耐热钢低周疲劳性能方面的研究进展,对比了室温和高温下奥氏体耐热钢疲劳断裂特征。其中,间隙原子、应变、温度、层错能对奥氏体耐热钢疲劳性能影响较大;在高温疲劳-蠕变过程中,影响材料裂纹扩展和疲劳断裂的关键因素是温度和应力;在疲劳寿命预测方面,已建立了众多模型,但对一些新型材料会有一定偏差,需要建立适合的寿命预测模型。     

GH4720Li合金中温区低周疲劳行为研究

摘要：奥氏体沉淀强化GH4720Li合金用于制备航空发动机涡轮盘,其服役条件下的疲劳性能是当前研究的热点。研究了GH4720Li合金在中温区（450和550℃）不同应变条件下的低周疲劳行为。结果表明,GH4720Li合金的剪切模量和杨氏模量随着温度的升高而不断降低,但是中温区的抗拉强度和屈服强度不随温度而剧烈下降。GH4720Li合金的低周疲劳寿命随着应变值的升高而降低。在550℃/09%最大应变值时,疲劳寿命存在一个“平台”而表现出极大的分散性,当最大应变值低于“平台”时,低周疲劳寿命随温度升高而升高。GH4720Li合金疲劳寿命的“平台”现象是因为样品表面裂纹萌生和内部裂纹萌生2种断裂失效模式的竞争导致。     

复杂应力状态225Cr 1Mo钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律

 用带预裂纹的缺口试件研究225Cr 1Mo 钢高温低周疲劳裂纹扩展规律，通过疲劳试验观察裂纹扩展寿命，应用ANSYS计算裂纹尖端应力应变分量和当量弹、塑性应变范围，利用当量J积分范围表征225Cr 1Mo 钢在复杂应力状态下的低周疲劳裂纹扩展速率。结果表明：疲劳裂纹扩展速率da/dN与当量J积分范围ΔJf的关系不受试件缺口型式和加载应变范围的影响，用当量J积分来评价225Cr 1Mo 钢的高温低周疲劳裂纹扩展规律是有效的。     

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。     

Local fatigue damage accumulation around notch attending crack initiation

The subsequent recrystallization technique was used to study the process of local damage accumulation around a notch under conditions of low-cycle fatigue. A 0.8-in. compact tension specimen of 304 stainless steel with a notch radius of 1 mm was used. The accumulated plastic zone around notch increases with the number of cyclesN. The accumulated plastic strain within the zone also increases withN, producing the strain gradient (damage gradient). A fatigue crack initiates when the accumulated plastic strain at the notch root reaches a critical value equal to the fracture strain of the material; that is, when the accumulated plastic work at the crack initiation site becomes critical. The fatigue crack emanating from a notch root grows through the pre-existing damaged zone. It is shown that this local damage accumulation approach can explain the fast growth of a short crack from a notch.     

00Crl8Nil0N奥氏体不锈钢200 - 600℃高温疲劳性能的研究

试验用00Cr18Ni10N钢（/%:0.018C,0.41Si,1.68Mn,18.18Cr,10.38Ni,0.16N）经1t EAF-AOD-ESR冶炼,锻成Φ30 mm材和1 050℃固溶处理,进行了00Cr18Ni10N钢200～600℃光滑（K_t=1）、缺口（K_t=3）的轴向高周疲劳性能研究,绘制了疲劳S-N曲线、计算了疲劳极限,并对疲劳试样的典型断口进行了SEM观察。结果表明,光滑试样的疲劳极限随试验温度升高而降低,缺口试样的疲劳极限对试验温度变化不敏感。当应力集中系数由K_t=1提高到K_t=3时,00Cr18Ni10N钢的200、400、600℃下10⁷周次条件疲劳极限分别从530、506、410 MPa,降低到323、370、392 MPa。表明在高温下00Cr18Ni10N钢存在疲劳极限对应力集中敏感,且应力集中敏感性随着试验温度的升高而降低。疲劳试样的断口形貌由疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成,疲劳起源于表面加工刀痕的不连续位置,呈韧性断裂特征。     

连续油管用钢CT80低周疲劳性能研究

对CT80连续油管用钢进行了低周疲劳性能试验,通过应变幅为0．4％-1．5％,7个级别的恒应变控制实验,研究了CT80的循环特性、疲劳特性,确定了疲劳寿命与应变幅之间的关系式,并使用扫描电镜对疲劳断口形貌进行了观察和分析。结果表明：该材料为循环软化,疲劳裂纹起始于试样表面,呈多源性特征。