脉冲电流对热作模具钢热疲劳性能的影响

对热作模具钢进行了脉冲电流处理,研究了脉冲电流处理阶段、脉冲电流持续时间和脉冲电流密度对热作模具钢热疲劳裂纹形貌和裂纹扩展速率的影响,并分析了热疲劳裂纹萌生和扩展的规律,探讨了其作用机理。结果表明,对热作模具钢进行脉冲电流处理可以提高模具钢的抗热疲劳性能,且在热疲劳循环过程中而不是在初始回火态下进行脉冲电流处理可以获得最佳的抗热疲劳性能;脉冲电流持续时间的延长可以有效缩短热疲劳过程中的最大裂纹长度和减少次生裂纹数量,表面龟裂现象有所减缓,还可以降低模具钢试样的热疲劳裂纹扩展速率;脉冲电流密度的增加不仅可以延长疲劳裂纹萌生的时间,还可以降低模具钢试样的热疲劳裂纹扩展速率,从而提高模具钢热疲劳循环服役寿命;经过脉冲电流处理后的模具钢在细晶强化、位错强化和弥散强化的共同作用下,热疲劳性能得到提升。     

Al-6Mg-0.8Zn-0.5Mn-0.2Zr-0.2Er合金高强耐损伤工艺与微观组织研究

以Al-6Mg-0.8Zn-0.5Mn-0.2Zr-0.2Er合金为基础,对该材料的冷轧态,温轧态,完全退火态进行拉伸测试和疲劳裂纹扩展速率测试。运用电子背散射衍射(EBSD),透射电镜(TEM),扫描电镜(SEM)对合金的原始组织、疲劳断口、裂纹扩展路径进行观察,研究微观组织对材料拉伸性能及疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明:温轧态屈服强度高,裂纹扩展抗力大,实现了高强高耐损伤性能的匹配。这主要是由于温轧态轧制过程中发生动态回复,位错缠结规整化,具有较多的亚晶界,该种组织模式对材料的屈服强度和疲劳裂纹扩展抗力均有提高。     

FATIGUE CRACK GROWTH FOR Ti-6Al-4V ALLOY IN WATER

用断裂力学方法研究了Ti-6Al-4V合金退火板材在蒸馏水中的疲劳裂纹扩展,测定了疲劳裂纹扩展速率dα/dN同应力强度因子幅度△K,温度和频率的关系。同时进行了空气中的对比疲劳试验。并用扫描电镜观察了疲劳断口形貌。实验表明,疲劳裂纹的扩展在水中比在空气中快。其扩展速率随温度升高而降低,随频率降低而增加。在10Hz频率下裂纹扩展速率同温度的关系可表示为(dα/dN)=Ae~(Q/RT)(△K)~(2.7),其中Q=6.2kJ/mol。疲劳断裂面上的延性条纹和裂隙条纹同载荷循环有近似一一对应关系;而脆性条纹的间距则比相应的宏观扩展速率大几倍。本文认为,水中疲劳裂纹扩展的加快,是水同钛合金裂纹表面的反应产生的氢所造成的;温度和频率对疲劳裂纹扩展速率的影响,可以用应变感生氢化物机制得到说明;进而提出,应变感生氢化物的形成是裂纹扩展的速率控制过程。     

Ti-6Al-4V合金在水中的疲劳裂纹扩展

用断裂力学方法研究了Ti-6Al-4V合金退火板材在蒸馏水中的疲劳裂纹扩展,测定了疲劳裂纹扩展速率dα/dN同应力强度因子幅度△K,温度和频率的关系。同时进行了空气中的对比疲劳试验。并用扫描电镜观察了疲劳断口形貌。实验表明,疲劳裂纹的扩展在水中比在空气中快。其扩展速率随温度升高而降低,随频率降低而增加。在10Hz频率下裂纹扩展速率同温度的关系可表示为(dα/dN)=Ae~(Q/RT)(△K)~(2.7),其中Q=6.2kJ/mol。疲劳断裂面上的延性条纹和裂隙条纹同载荷循环有近似一一对应关系;而脆性条纹的间距则比相应的宏观扩展速率大几倍。本文认为,水中疲劳裂纹扩展的加快,是水同钛合金裂纹表面的反应产生的氢所造成的;温度和频率对疲劳裂纹扩展速率的影响,可以用应变感生氢化物机制得到说明;进而提出,应变感生氢化物的形成是裂纹扩展的速率控制过程。     

极化和频率对A537钢在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展行为的影响

利用三电极技术研究了极化和频率对A537低合金钢在3.5%NaCl活化体系的腐蚀疲劳的裂纹扩展行为,包括对裂纹扩展速率和断口形貌的影响.结果表明,在活化体系中,强极化条件,频率越小,裂纹扩展速率越大;在阴极保护条件下,频率对裂纹扩展速率的影响很小.阳极溶解和阴极析氢可以增加裂纹扩展速率.裂尖析氢量的大小决定了断口解理面大小.在裂尖塑性区内的位错结构为胞结构,而在塑性区外为长位错线     

损伤容限型TC4-DT合金疲劳裂纹扩展速率的数学描述

测试了损伤容限型TC4-DT合金的裂纹扩展速率。通过数据分析和线性或非线性拟合得到了3种疲劳裂纹扩展速率的数学描述公式。通过对描述结果的误差分析，得到了描述板材疲劳裂纹扩展速率的理想描述公式。     

电磁胀形对5052铝合金疲劳行为的影响（英文）

为了研究电磁胀形技术对铝合金疲劳行为的影响,对电磁胀形后的5052铝合金样件进行疲劳试验研究。疲劳应力-寿命曲线结果表明,相对于原始试样,电磁胀形后的疲劳试样疲劳强度有显著增加。采用扫描电子显微镜对断口形貌进行分析,结果表明,两种条件下,疲劳裂纹都萌生于存在应力集中的边角处,随着裂纹扩展都出现了典型的疲劳辉纹和韧窝结构。对比不同位置的疲劳辉纹宽度并计算裂纹扩展速率,由此得到的裂纹扩展速率曲线表明电磁胀形后试样疲劳裂纹扩展速率降低。理论分析表明疲劳强度的提高主要归因于电磁胀形引起的应变硬化和位错密度增加对裂纹尖端的屏蔽效应。     

损伤容限型TC4-DT钛合金近门槛区疲劳裂纹扩展行为研究

研究了双态组织、片层组织TC4-DT钛合金在近门槛区的疲劳裂纹扩展行为,通过扫描电镜观察裂纹扩展路径及断口微观特征,研究了等轴初生α相含量对TC4-DT钛合金在近门槛区疲劳裂纹扩展速率的影响,讨论了TC4-DT钛合金的疲劳裂纹扩展行为和断裂方式。结果表明:随着等轴初生α相含量的降低,TC4-DT钛合金在近门槛值区的da/dN-△K曲线逐渐向下偏折,裂纹扩展速率明显降低,在Paris区出现转折点现象且转折点对应的△Kt值逐渐增大;片层组织在近门槛区的裂纹扩展路径曲折,疲劳裂纹扩展速率显著降低,表现出更好的损伤容限性能。     

多级时效处理对Al-Zn-Mg-Cu合金GP区形成及力学性能的影响（英文）

通过拉伸性能和疲劳裂纹扩展试验研究Al-Zn-Mg-Cu合金的拉伸性能和疲劳性能。拉伸试验结果显示,与利用峰时效温度的传统回归再时效(RRA)相比,较低时效温度的RRA处理能够提高合金的伸长率,但是降低了合金的强度。但是,在前面改良的RRA处理基础上,在再时效之前增加自然时效,可以同时提高合金的强度和塑性。疲劳测试结果显示,两条改良的工艺路线都可以降低疲劳裂纹扩展速率。尤其是采用较低再时效温度改良的RRA工艺获得最低的疲劳扩展速率。自然时效处理提高了GP区的形核速率。大量的GP区都能够被位错切割。因此该状态合金拥有最高的强度和伸长率,以及较低的疲劳裂纹扩展速率。     

在各种负载与环境的条件下压力容器钢的疲劳裂纹扩展速率

<正> 在模拟压水堆环境中,对SA508 3级压力容器钢进行了腐蚀疲劳试验。试验研究的变量有空气和压水堆环境,频率变化在1～10Hz 范围,纵、横裂纹扩展方向,温度为20℃和50℃,以及R 比值为0. 2与0. 7。发现在压水堆环境中,降低试验频率,增加疲劳裂纹扩展速率,压水堆环境试验会促使裂纹扩展(与空气试验比较)。对纵向裂纹扩展来说,疲劳裂纹扩展速率是较主要的,稍微增加温度会显著加快疲劳裂纹扩展速率,个别的空气试验指出疲劳裂纹扩展速率比ASME 标准预测的大。断口组织的迹象指出疲劳裂纹扩展速率是由氢脆机理     

Er、Zr微合金化对Al-Zn-Mg合金组织及性能的影响

研究了Er、Zr元素的添加对Al-Zn-Mg合金的微观组织、力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,Er、Zr元素的复合添加可以使合金的硬度、强度以及抗腐蚀性能有明显提高。Er、Zr元素的添加形成了弥散分布的纳米级Al₃(Er, Zr)析出相,阻碍位错运动和晶界迁移,使合金的强度得到明显提高。另外,Er元素的添加使合金的晶粒细化,既提高了强度也保证了一定的伸长率,还使合金具有良好的抗剥落腐蚀性能。     

Effects of precipitates on fatigue crack growth rate of AA 7055 aluminum alloy

The effects of precipitates on the fatigue crack growth rate of AA 7055 Al alloy subjected to different ageing treatments were investigated using transmission electron microscope and fatigue crack growth testing.The results show that the T77 treated samples exhibit the lowest crack growth rate,while the crack growth rate of over-aged samples is the highest.In terms of the model based on the reversibility of dislocation motion within the plastic zone close to the crack tip,the improved crack growth resistance is attributed to many precipitates that are coherent with Al matrix in the under-aged and T77 treated samples.When the precipitate is coherent with the Al matrix,the larger the precipitate is,the slower the fatigue crack grows.The effects of grain boundary precipitates and precipitate free zone on the fatigue crack growth resistance are less significant than those of precipitates within grains of the alloy.     

FATIGUE BEHAVIOUR OF SiC_p/6061Al COMPOSITE

The fatigue of SiC_p/6061Al composite containing 15 v.-% SiC particles has been compared with 6061Al alloy.Dislocation structure and microprocess of fatigue crack initiation and propagation in the composite have been investigated by using SEM and TEM.The results in- dicate that the fatigue strength at 10~7 cycles of the composite is 196 MPa,i.e.about 25% higher than matrix alloy.The voids and microcracks initiated at and near the interface be- tween SiC_p and matrix,where has a higher density of dislocations,will propagate and link up to form the fatigue crack.It is an important evidence to note that the dislocation channels where screw dislocation can travel are formed near interface and corner region of SiC_o in the composite subjected to fatigue stress(σ_(max)=274 MPa N=2.4×10~5 cycles),demonstrating the relationship between fatigue crack initiation and dislocation movement in the SiC particles reinforced 6061 Al alloy composite.     

Er、Zr微合金化5083铝合金的超塑性

针对5E83合金(Er、Zr微合金化5083合金),采用超塑性拉伸试验、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM),探究了Er、Zr微合金元素、晶粒尺寸、变形温度、应变速率对合金超塑性的影响。通过再结晶退火、空冷和水冷的搅拌摩擦加工(FSP),分别获得了晶粒尺寸为7.4、5.2、3.4μm的完全再结晶组织,作为初始状态进行超塑性拉伸。结果表明,初始晶粒尺寸越细小,超塑性伸长率越高。当晶粒尺寸>5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化缓慢,细化初始晶粒可显著提高超塑性;而当晶粒尺寸<5μm时,超塑性变形过程晶粒粗化严重,进一步细化初始晶粒对超塑性的提高有限。不同变形温度、应变速率的超塑性拉伸结果显示在变形温度为450～540℃、应变速率为1.67×10^-4～1.67×10^-1 s^-1,超塑性伸长率随变形温度和应变速率的提高呈现先上升后下降再上升的趋势;变形温度为520℃、应变速率为1.67×10^-3 s^-1条件下,水冷FSP态合金获得最大伸长率330%...     

湿喷丸强化对TC4疲劳性能的影响机制

利用湿喷丸技术对TC4钛合金进行表面改性处理,显著提高了材料疲劳寿命。对疲劳断口微观组织观察发现,湿喷丸强化处理使试样疲劳裂纹萌生位置由表面转移至试样内部约1 mm深度区域。通过对湿喷丸改性层微观组织分析可知,改性层内的细晶强化和位错强化是导致裂纹萌生位置发生改变的主要因素。湿喷丸引入的残余压应力对裂纹扩展起到有效的阻碍作用。细晶强化、位错强化和残余压应力共同作用提高TC4钛合金的抗疲劳性能。     

超声强化2D12铝合金疲劳断裂过程的微观分析

采用超声强化工艺对2D12铝合金进行表面处理,借助金相显微镜和扫描电镜,并结合原位跟踪测量裂纹长度的方法,对强化后的疲劳断裂行为进行了研究。结果表明,超声强化后2D12铝合金表面晶粒得到细化,疲劳源主要产生于试样表面,仅个别向内部转移,强化后疲劳寿命提升了约8倍。其原因一方面是强化过程在试样表面引入了残余压应力,由于裂纹扩展过程倾向于连接裂纹扩展路径上的缺陷,所以残余压应力的存在效降低了裂纹在两缺陷间的扩展速率;另一方面晶粒细化导致晶界密度增加,加强了对裂纹扩展的阻碍,从而有益于提高裂纹扩展寿命。     

两种含硼Ni3Al合金的微观组织与力学性能

本文研究了两种不同硼含量Ｎｉ３Ａｌ合金的微观组织、室温拉伸及高周疲劳性能，Ｎｉ３Ａｌ（０．６ａｔ．－％Ｂ）合金为单相组织，Ｎｉ３Ａｌ（１．０ａｔ．－％Ｂ）合金中除γ相外，还有微量共晶体，虽然Ｎｉ３Ａｌ（１．０Ｂ）的拉伸强度较Ｎｉ３Ａｌ（０．６Ｂ）的高，但在相同的循环应力水平下，后者的疲劳寿命显著高于前者的，疲劳断口观察表明两种合金的疲劳裂纹萌生和扩展行为各不相同。     

Study of the interaction of a short fatigue crack with grain boundaries in a cast Al alloy using X-ray microtomography

Synchrotron Radiation X-ray microtomography is used to visualize and analyze simultaneously the three-dimensional shape of crystallographic grains containing a short fatigue crack in a cast Al alloy. The visualization of the grains is based on the decoration of Al grain boundaries by liquid Ga which serves as a selective contrast agent. The intricate three-dimensional shape of the fatigue crack, as well as the crack stops observed on the sample surface, are correlated to the grain structure of the material. Complementary measurements of the grain orientation on the sample surface by electron backscattering diffraction (EBSD) allow us to discuss and interpret the observations in terms of possible crack propagation mechanisms.     

2397合金高周疲劳性能及裂纹萌生扩展行为

研究了2397-T87铝锂合金的高周疲劳性能及裂纹萌生扩展行为。结果表明:在应力比R=0.1时,2397-T87铝锂合金L方向、LT方向和ST方向光滑试样(K_t=1.0)的疲劳寿命极限分别约为192,243和151 MPa;缺口试样(K_t=3.0)的疲劳寿命极限分别约为72,78和70 MPa。其疲劳裂纹主要萌生于试样表面,以及氧化物、夹杂等脱落形成的空洞,Al(CuFeMn)第二相杂质粒子。驻留滑移带(PSB)和晶粒取向对其疲劳裂纹早期扩展有重要影响。