2E12铝合金的疲劳性能与裂纹扩展行为

研究了2E12合金在不同应力水平下的疲劳性能及疲劳裂纹扩展速率,采用透射电镜和扫描电镜观察了该合金的微观组织和断口形貌特征.结果表明:高纯2E12合金具有良好的耐损伤疲劳性能,当应力比R=0.1时,疲劳强度σ=172 MPa,R=0.5时的疲劳强度σ=280 MPa,比R=0.1时提高了60%,缺口的存在降低了疲劳强度.R=0.1,△K=30 Mpa·m1/2时,da/dN约为2.7×10-3 mm/周,比国产2024合金裂纹扩展速率(6.5×10-3 mm/周)低60%左右.2E12合金疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区及瞬断区三部分组成,裂纹萌生一般位于试样表面应力集中处或不同类型的缺陷部位.     

搅拌摩擦修复2A12铝合金的疲劳性能和裂纹扩展行为

对含预制裂纹的2A12铝合金板进行搅拌摩擦修复试验,并对修复后的试样进行热处理。对修复试样与修复后热处理试样分别进行疲劳寿命与裂纹扩展试验,研究其疲劳性能的变化。结果表明:热处理可使修复试样疲劳寿命延长34.79%,修复试样与修复后热处理试样分别达到母材寿命的36.98%和49.89%,裂纹扩展速率均比母材的快,但修复后热处理试样裂纹扩展速率较修复试样低。疲劳断口显示,母材裂纹源多萌生于表面或亚表面夹杂相,修复试样与修复后热处理试样裂纹源多萌生于修复区和母材的界面,且裂纹源通常不止一处。稳定扩展区修复试样的修复区没有河流花样的解理面,而热处理后试样出现与母材类似的致密紧凑疲劳条带。修复试样瞬断区中由大量细小的等轴韧窝组成,而修复后热处理试样韧窝大小不等,但分布均匀。     

爆炸焊接TA2/Q235钢复合板末端开裂的原因

用爆炸焊接法制备了TA2/Q235钢复合板,用光学显微镜、扫描电子显微镜分析了复合板末端开裂的原因。结果表明:在末端开裂区域的结合面形成了过渡层,开裂裂纹出现在结合界面和Q235钢基体内部;爆炸焊接后在钛板两侧和末端出现延展变形,延展部分超出钛板原始尺寸5～8mm;爆炸焊接时钛板软化是末端开裂的内因,复合板末端拉应力波是末端开裂的外因。     

爆炸焊接结构钢-不锈钢复合板界面的微观缺陷

以Q235A低碳钢,16Mn、15MnVN低合金钢等3种结构钢为基板,以304不锈钢为覆板,采用爆炸焊接方法制备了结构钢-不锈钢复合板,利用超声波探伤、扫描电镜观察、能谱检测等分析了结合界面处的微观缺陷。结果表明:爆炸焊接复合板界面处存在空洞和微缝隙缺陷,这些缺陷不能通过热轧消除;空洞处的主要成分为铁元素,与原始钢板的成分有较大差异;当爆速增大、基板材料塑性降低时,复合板界面区的微裂纹率会增加;热轧后,复合板界面的局部区域出现夹层缺陷,夹层缺陷位于覆板一侧,其成分与基板的相近。     

超高强度钢气瓶疲劳裂纹扩展的研究

本文研究了六升超高强度钢瓶疲劳裂纹扩展特征。气瓶疲劳失效方式不仅与材料的性能Ｋ１ｃ 和σ０－２ 有关,而且与主要疲劳裂纹源半长度Ｃ０ 和两相邻疲劳裂纹源中心距Ｌ０ 有关。气瓶撕裂的主要原因是多疲劳裂纹源扩展汇合成一个新的大疲劳裂纹源所致。     

氢气含量与加载频率对X80钢管接头疲劳裂纹扩展速率的影响

在氮气,体积分数均为2%的H₂+CO₂以及体积分数分别为5%,2%的H₂+CO₂环境中,对X80钢管接头试样进行不同加载频率(0.1,1.0,10.0 Hz)的疲劳裂纹扩展试验,研究了氢气含量和加载频率对疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明：当加载频率为1.0 Hz时,氢气含量越高,接头母材、热影响区和焊缝裂纹扩展速率越大,且焊缝中的裂纹扩展速率增大程度最大;含氢环境中焊缝的疲劳裂纹扩展速率小于母材和热影响区;当氢气体积分数为5%时,母材和热影响区均发生韧性断裂,但疲劳断口上存在微小的二次裂纹和少量平台状结构等脆性断裂特征,焊缝疲劳断口出现长度近80μm的二次裂纹,但断口形貌仍主要呈韧性断裂特征;氢气体积分数为5%时,随着加载频率增加,母材的疲劳裂纹扩展速率先增大后减小,加载频率为1.0 Hz时的疲劳裂纹扩展速率最大。     

不同断口定量分析疲劳寿命模型应用对比

介绍了金属结构材料断口定量分析疲劳寿命模型,即Paris公式、梯形法及断口宏观特征模型的应用条件和范围;利用Paris公式和梯形法对7B04铝合金和TA15钛合金疲劳试样断口进行疲劳扩展寿命定量分析,通过对两种方法计算结果的比较,并结合梯形法的本质,提出了对梯形法修正的前提和具体修正方法,即当裂纹开始扩展尺寸(a0)大于第一个测量点的裂纹长度(a1)或a0与a1非常接近时,可不对梯形法进行修正,当a0小于a1时,则计算疲劳扩展寿命时需对梯形法进行修正,此时梯形法公式中不除2;第一个测量点值后的算法保持不变;用修正后的梯形法计算的疲劳扩展寿命表明了修正方法的合理性.     

Q345钢疲劳裂纹扩展Paris公式中参数的统计分布

针对Q345钢疲劳裂纹扩展Paris公式中两个材料参数的不确定性问题,基于恒幅载荷下Q345钢疲劳裂纹扩展速率批量试验中所获得的裂纹扩展长度与疲劳循环次数等数据,采用七点递增多项法对试验数据进行分析整理。采用最小二乘法对Paris公式进行拟合,给出该公式中两个材料参数值的随机数,并引入概率统计方法对其分布类型进行研究。结果表明,Q345钢疲劳裂纹扩展Paris公式中两个材料参数值的最佳分布类型均为正态分布,正态分布能较好地表征出Q345钢材料参数值的分布特性,为Q345钢制工程结构疲劳裂纹扩展寿命的可靠性研究提供理论参考。     

复合层板L-T取向疲劳裂纹的扩展行为

采用四点弯曲试样在高频疲劳试验机上对铝基复合层板进行了疲劳试验,采用直流电势法测量裂纹长度,用扫描电镜和光学显微镜观察其疲劳断口及疲劳裂纹形貌,通过对比性试验,考察了组元性能错配和界面结合强度对复合板L-T取向疲劳裂纹扩展行为的影响,并用断裂力学理论对其进行了初步分析。结果表明:性能错配的复合双层板两侧面的疲劳裂纹扩展通过界面产生牵扯作用,扩展速率相对于整体材料发生变化,近似符合混和定则;界面对层合板L-T取向疲劳性能的韧化作用以分层韧化为主,结合强度不同,产生的影响也不一样。     

高压输电导线微动疲劳断裂断口分析

在自制的微动疲劳试验设备上,对LGJ150/25型钢芯铝绞线,选取两组不同弯曲振幅进行微动疲劳断裂试验.对导线断口形貌进行对比及区域分析,试验结果表明,导线的断口表现为明显的疲劳断口特征,断口均可以划分为微动磨损裂纹源区、疲劳裂纹扩展区以及瞬时断裂区三区域.对三个区域进行仔细分析,认为导线的微动疲劳断裂是由于导线表面的微动磨损起裂、疲劳裂纹扩展及最后的瞬时过载引起的.