温度对N18(NZ2)合金循环变形行为的影响

研究了200、300、400℃温度下N18(NZ2)合金的循环变形行为,同时研究了室温和400℃低周疲劳行为.结果表明:N18(NZ2)合金低周疲劳寿命Nf随着塑性应变范围△εp的增加而降低,并遵循Coffin-Manson关系:Nβf△εp=C;N18(NZ2)合金在400℃高温下,其循环滞后回线出现锯齿状波形,即出现Portevin-LeChatelier效应.且在200、300、400 ℃下,合金表现出与常温下不同的循环特性,呈现出一致循环硬化的现象;在高温,N18(NZ2)合金疲劳断口局部出现韧窝型断裂,并出现细小的二次裂纹.大量二次裂纹的存在是400℃疲劳断口的主要特征.     

含氢NZ2锆合金疲劳裂纹扩展行为

利用板材标准M(T)试样研究了4种不同氢含量(0,200,450,730 (g/g) NZ2锆合金的疲劳裂纹扩展行为.发现不论含氢量的高低,裂纹稳态扩展区的裂纹扩展行为均符合Paris幂律关系,即 da/dN=C((K)n,但随着氢含量的增加,n值不断减小;含氢量增加导致NZ2合金塑性变形能力降低,疲劳裂纹扩展速率增加,尤其是氢含量较高时表现更为明显.     

不同氢含量的新锆合金(NZ2)的力学性能

通过研究不同氢含量（未渗氢,200,450,730μg／g）对NZ2新型Zr—Sn-Nb系锆合金的室温单调拉伸性能和低周疲劳性能的影响,发现氢化物能够提高NZ2合金的抗拉强度,降低其塑性。随着氢含量的增加,相同应变下材料的低周疲劳寿命下降,但含氢量达到某一饱和值时材料的低周疲劳性能降低幅度变缓。材料有循环软化趋势,NZ2锆合金含氢试样比无氢试样更容易出现循环软化现象。     

氢对Zr-4合金在400℃时的低周疲劳性能的影响

用TEM分析了氢在Zr-4合金中存在的形式，用MTS809A／T拉扭试验机（25kN）研究了氢对Zr-4合金在400℃低周疲劳性能的影响。实验中采用对称拉压循环（Rε=εmin／εmax=-1），三角波加载：应变速率为2×10^-3s^-1。研究结果表明：在室温下，氢以艿氢化物的形式存在于Zr-4合金中，艿氢化锆基本与轧面平行；氢含量为240μg／g的Zr-4合金的低周疲劳性能优于无氢Zr-4合金。采用氢致软化机制讨论了氢提高Zr-4合金低周疲劳性能的原因。     

热处理对Al-Si-Cu-Mg铸造铝合金低周疲劳行为的影响

为了确定固溶处理及固溶+时效处理对金属型铸造A1-Si-Cu-Mg铝合金低周疲劳行为的影响,在不同外加总应变幅下进行应变控制的室温低周疲劳试验.结果表明:金属型铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金可表现为循环应变硬化、循环应变软化和循环稳定;固溶处理及固溶+时效处理可以有效地提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金的疲劳寿命,且固溶处理对疲劳寿命提高的幅度更大;铸态及固溶态Al-Si-Cu-Mg铝合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间分别呈直线关系,固溶+时效态Al-Si-Cu-Mg铝合金的弹性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间呈直线关系,但其塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间呈双线性关系;不同处理状态的铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金的循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系.     

氢对锆合金模拟LOCA试验后残余塑性的影响

锆合金包壳在堆内吸氢,失水事故(LOCA)锆合金包壳会脆化,含氢包壳在事故进程或事故后续处理中更易破裂,造成放射性产物泄漏。文章对不同氢含量(0ppm、195ppm、310ppm、395ppm)锆合金模拟LOCA试验后残余塑性进行研究,探索了氢对锆合金模拟LOCA试验后残余塑性的影响机理。结果表明,随含氢量的提高,在模拟LOCA试验后锆合金残余塑性下降。氢的加入对锆合金显微组织结构影响较小,氢对锆合金微观组织结构的影响不是导致锆合金残余塑性降低原因。氢的存在导致锆合金模拟LOCA试验后残余塑性下降的原因之一是氢增加造成锆合金prior-β相中吸收氧含量提高,从而降低锆合金残余塑性,其次氢可能以饱和固溶或细小的氢化物脆性相方式存在于prior-β相中,也造成锆合金残余塑性下降。     

GH4033镍基合金高温低周疲劳行为的研究

研究分析了GH4033镍基合金在400-700％的疲劳循环应力行为和疲劳寿命曲线。用扫描电镜对疲劳试样的断口进行了观察。结果表明,高温下的应变可较好地控制试验合金疲劳过程中的弹性抗疲劳性能,塑性抗疲劳性能在相同的应变范围内随温度升高而降低。     

Zr-Nb合金的吸氢性能与相变行为

通过PCT(pressure-composition-temperature)吸氢性能实验研究了温度(700~900℃)和Nb含量(1%~30%,质量分数)对Zr-Nb合金吸氢性能的影响。结果表明,温度的变化对β-Zr相和δ氢化锆相的两相平衡有较大影响,β-Zr相较δ氢化锆相的高温稳定性更强。Nb的添加降低了体系与H结合的稳定性,随着Nb含量的增加,合金的最大吸氢量明显减少。相同温度条件下,β-Zr相和δ氢化锆相两相平台所对应的平衡氢分压随Nb含量增加而升高。Nb降低合金最大吸氢量的主要原因是高氢含量的δ相NbH2氢化物在低压下不能稳定存在。     

AI-Si-Cu-Mg(-Er)铸造铝合金的低周疲劳行为

对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg和Al-Si-Cu-Mg-Er铝合金进行了疲劳试验,并研究了其室温下的低周疲劳行为。试验结果表明:金属型铸造Al-Si-Cu-Mg和Al-Si-Cu-Mg-Er铝合金表现为循环应变硬化和循环稳定,主要取决于外加总应变的高低;稀土元素Er的加入可提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的循环变形抗力和疲劳寿命;金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的塑性应变、弹性应变与断裂时的载荷反向次数之间呈直线关系,Al-Si-Cu-Mg-Er合金的弹性应变与疲劳断裂时的载荷反向次数之间也呈直线关系,但其塑性应变与疲劳断裂时的载荷反向次数之间则呈双线性关系。     

缺口对TC21合金高周和低周疲劳的影响

研究了缺口对TC21合金在不同温度高周和低周疲劳强度的影响。疲劳试样为光滑和V型缺口（Kt=3）2种试样，疲劳载荷为应力控制，循环应力比为0．1，高周疲劳实验温度为315℃，低周疲劳实验温度为室温及400℃。结果表明，在循环应力较低，缺口根部未塑性变形时，缺口使疲劳强度明显降低。循环应力升高使缺口根部产生塑性变形时，缺口对疲劳强度影响降低，当循环应力升高使光滑试样失稳时，缺口试样的疲劳强度高于光滑试样的疲劳强度。断口的SEM分析表明，缺口试样的疲劳裂纹在缺口根部萌生，即使高周疲劳裂纹源也是多个。     

氢对Ti-2Al-2.5Zr钛合金疲劳性能的影响

研究了4种含量的氢对Ti-2Al-2.5Zr钛合金疲劳性能的影响。结果表明，自然含氢量的材料具有最好的疲劳性能。而当疲劳载荷大于材料的屈服强度时，氢含量对疲劳寿命基本没有影响；低于屈服强度后，疲劳寿命随着氢含量的升高而和。认为固溶的原子氢导致驻留滑移带软化，裂纹萌生提前，造成在较大△σ时充氢试样的疲劳寿命降低；而材料中氢化物对驻留滑移带（PSB）的阻碍作用导致氢化物与基体分离 而成为裂纹源，是小△σ下疲劳寿命降低扩要原因。     

应变波形对Inconel 625合金低周疲劳性能的影响

在650℃以及拉压对称三角波(TR)、慢拉快压锯齿波(ST)和快拉慢压锯齿波(FT)3种应变波形下对Inconel625合金进行了低周疲劳实验,研究了合金在不同应变波形下的低周疲劳变形与断裂行为。结果表明:3种应变波形加载条件下,合金在0.3%～0.7%的外加总应变幅下均呈现循环硬化,其中在ST下的循环应力幅最高;采用锯齿波形时,由于拉伸蠕变分量和压缩蠕变分量的引入造成合金的疲劳寿命缩短;此外,合金的循环应力和应变之间呈现单斜率线性关系,且其塑性应变幅与弹性应变幅和疲劳寿命之间亦呈线性关系。利用扫描电子显微镜对Inconel625合金在3种加载波形下的低周疲劳断口形貌进行观察,结果表明,Inconel 625合金的疲劳裂纹萌生和扩展均是以穿晶方式进行的。     

TC4 ELI钛合金显微组织对低周疲劳性能的影响

通过分析TC4 ELI合金在不同应力幅下的应变-循环次数曲线,研究了双态和片层2种典型组织的低周疲劳性能。组织观察发现:双态组织中等轴α相体积分数约26.6%,等轴α相平均晶粒尺寸约7.8μm。片层组织试样中,α相的片层厚度为0.5～2.0μm。低周疲劳性能结果表明:在最大应力水平下,不同组织的TC4 ELI合金均表现出显著的循环软化现象,双态组织具有更加优异的疲劳性能,这主要是因为双态组织中有效的滑移程远小于片层组织,此外高位错密度等轴α相的存在也阻碍了疲劳裂纹的萌生和扩展。断口形貌分析发现:双态组织试样的疲劳断口平整光滑,而片层组织断口则出现了与原始粗大的β晶粒有关的几何形刻面。     

Low-Cycle Fatigue Behavior of a Nickel Base Single Crystal Superalloy at High Temperature

研究了2种高温条件下镍基单晶合金的低周疲劳行为。试验温度和总应变幅是影响合金低周疲劳寿命的2个主要因素,在相同温度下,低周疲劳寿命随应变幅的减小而增大;在同一应变幅下,870℃的疲劳寿命均小于760℃的疲劳寿命。二次细小y相有效阻碍了位错的滑移,提高了合金在760℃低周疲劳变形抗力,位错滑移带成为疲劳裂纹萌生及扩展的主要途径;870℃循环应力曲线前期出现短暂硬化和后期软化的现象,y’相逐渐粗化和高密度的位错缠结是循环软化的主要原因。局部应力集中与合金内微孔的交互作用是疲劳裂纹萌生的源头。     

Ti—31合金的低周疲劳性能研究

根据工况的需求研究了魏氏组Ｔｉ－３１合金的低周疲劳性能。结果表明，在循环载荷下，Ｔｉ－３１合金表现出很好的循环稳定性，但它是循环软化材料。其裂纹萌生于α与β相界和α板条内，裂纹扩展区内有大量二次裂纹生成。同时还回归出Ｔｉ－３１合金的低周疲劳寿命公式，并指出其过渡寿命ＮＴ为５５６次。比较了具有相同显微魏氏组织的Ｔｉ－３１合金与ＩＭＩ８２９钛合金的低周疲劳性能，二者性能相当。     

双重时效对Ti1023合金低周疲劳行为的影响

研究了双重时效对Ti-10V-2Fe-3Al合金低周疲劳行为的影响。结果显示,高应变幅(△εt/2=1.5%,1.2%,1.0%)下,合金表现为循环软化;低应变幅(△εt/2=0.8%,0.6%)下,则表现为循环应力饱和。疲劳寿命测试结果表明,双重时效疲劳寿命和直接时效疲劳寿命相当,疲劳总应变幅和疲劳寿命满足Coffin-Manson方程。SEM断口形貌显示,双重时效后疲劳裂纹稳定扩展区有明显的疲劳条纹,疲劳裂纹以穿晶方式扩展,并伴随着撕裂棱和二次裂纹,但二次裂纹较直接时效大量减少。TEM形貌显示,不论是双重时效还是直接时效,疲劳后变形组织都很均匀。虽然双重时效和直接时效具有相当的疲劳寿命,但是这种工艺缩短了时效时间,节约了能源,能更好地满足实际工业生产需求。     

织构对Zr-4合金低周寿命的影响

采用XRD测定了Zr-4合金板材的织构，用拉扭试验机分别测试了Zr-4合金板材在室温时轧向（R试样，拉伸轴平行于轧向）和横向（T试样，拉伸轴平行于横向）的低周疲劳性能，用TEM研究了Zr-4合金的疲劳亚结构。结果表明：Zr-4合金板材存在明显的织构：轧向的低周疲劳性能高于横向；在循环变形过程中，只有部分晶粒发生了塑性变形，发生塑性变形的晶粒内存在着许多位错和滑移线，T试样中的位错和滑移线比R试样更稠密。板材织构造成了R试样和T试样的低周疲劳寿命。     

两种显微组织的Ti600合金低周疲劳行为

利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜研究了Ti600合金在不同组织类型下的疲劳行为。结果表明,Ti600合金在总应变幅±0.6%～±1.0%范围内,无论是片层(LM)组织还是双态(BM)组织的试样均呈现循环软化现象。在相同的总应变幅条件下,BM组织的试样具有长的疲劳寿命。LM组织试样断口附近侧表面的裂纹易于发生连接,致使循环应力响应的有效面积快速减小,因此LM组织试样在较低的循环应力下发生疲劳断裂。     

Zr-Sn-Nb合金耐疖状腐蚀性能的研究

把N18（NZ2）锆合金样品经过多种不同的热处理后，用高压釜在500℃，10．3MPa过热蒸汽中进行腐蚀试验，研究了它们的耐疖状腐蚀性能。结果表明：无论是将样品加热到β相，α＋β双相还是α相后，快冷还是缓冷，它们经过1100h腐蚀后都没有出现疖状腐蚀。说明在Zr-Sn合金中再添加合金元素Nb后，对疖状腐蚀产生了“免疫性”。样品在500℃过热蒸汽中的腐蚀增重动力学曲线仍可分为两个阶段，转折发生在氧化膜厚度大约为3μm时。     

矫直工艺对Zr-Sn-Nb系合金管材氢化物取向的影响

核反应堆包壳管的氢化物取向因子会较大程度的影响其力学性能和使用性能。为此,使用6辊精密管材矫直机对?10 mm的Zr-Sn-Nb系合金成品管材进行矫直实验,研究辊缝值、弯曲量及矫直辊角度对其氢化物取向因子的影响。采用X射线衍射技术分析矫直管材的残余应力,采用光学显微镜观察高压釜渗氢试样的氢化物分布,并通过评级软件检测氢化物取向因子(Fn~(40°))。结果表明:辊缝值、弯曲量及矫直辊角度均对矫直后管材的残余应力有显著影响,并且管材氢化物取向因子随着残余应力的增大而增大。当辊缝值≥10 mm,弯曲量≤4.2 mm,矫直辊角度在31.5°～33.5°之间时管材残余正应力≤35.6 MPa,切应力≤37.8 MPa,此时氢化物取向呈周向或接近周向,氢化物取向因子满足技术要求。