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。     

新型Al-Zn-Mg-Cu铝合金疲劳性能及损伤断裂行为研究

采用旋转弯曲和轴向加载疲劳试验方法,研究了7A12铝合金的疲劳性能,并通过金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析了该合金的显微组织结构和疲劳断口特征。结果表明,7A12铝合金具有较好的疲劳性能,合金的疲劳极限随应力比的增加而增大,随应力集中系数的增加而显著降低;断口形貌具有典型的疲劳断口特征,由疲劳源区、疲劳裂纹稳定扩展区和快速断裂区三部分组成,裂纹萌生一般位于表面夹杂或缺口等缺陷引起的应力集中处。     

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。     

ZL101A合金低温疲劳性能和断裂行为研究

研究了ZL101A合金的低温拉伸性能和低温疲劳性能,对断口形貌进行了观察,分析了疲劳断裂的微观机制。结果表明:服役温度对合金疲劳寿命及断裂机制有显著的影响。随着服役温度的降低,合金疲劳寿命提高。室温条件下断口主要以穿晶断裂为主,同时伴随局部沿晶断裂特征,而-40℃条件下合金断裂行为表现出较强的晶体学裂纹特征。与室温相比,合金在低温下的疲劳断口瞬断区面积增大,粗糙度有所升高。而相同温度下,合金随着应变幅的增加,合金低温疲劳的断口粗糙度有所降低。     

DD98M镍基单晶高温合金900℃高周疲劳行为

研究了无Re第二代单晶高温合金DD98M在900℃时的高周疲劳性能.结果表明:该合金的疲劳寿命随着应力水平的升高而减小,且缺口降低了合金的疲劳强度和疲劳寿命,900℃时光滑和缺口试样的疲劳强度分别为574和360 MPa;利用扫描电镜(SEM)观察疲劳试样的断口形貌,发现缺口试样为多裂纹源断裂,裂纹主要萌生于缺口根部应力集中区域,而光滑试样为单一裂纹源断裂,裂纹源起始于试样表面、次表面疏松处或碳化物处;利用透射电镜(TEM)观察疲劳变形后的位错组态,发现光滑试样中主要以基体通道中的位错滑移为主,高应力水平下会出现位错对切割γ′相,而缺口高周疲劳在高应力下主要变形机制为不全位错切割γ′相形成层错.     

拉伸超载对超高强度钢A-100冲击疲劳性能的影响

研究了A-100钢单边缺口三点弯曲试样经拉伸超载处理后,冲击疲劳性能的变化。在室温下测得拉伸超载处理前后,冲击能量-冲击疲劳寿命曲线,并对冲击疲劳断口进行微观分析。结果表明:拉伸超载可延长A-100钢的冲击疲劳裂纹起始寿命而对裂纹扩展寿命无影响;试样超载后裂纹源区微观形貌发生变化,缺口根部残余压应力的存在是造成这些变化的主要原因。     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头的疲劳断口研究

采用单边缺口试样,用扫描电镜观察了TC4-DT钛合金母材及电子束焊接接头焊缝区与热影响区的疲劳断口,分别分析了疲劳裂纹起裂源、扩展区及瞬断区的断口形貌特征.结果表明,疲劳裂纹均起裂于试样缺口根部,并由试样的一侧扩展到另一侧,裂纹扩展初期均沿一定的结晶面扩展,属于脆性穿晶断裂;母材和热影响区的瞬断部位均有明显的韧窝出现,属于塑性沿晶断裂,而焊缝区断口上韧窝不明显;热影响区疲劳断口有疲劳条带出现,但在母材和焊缝区断口上很难看见.     

应力控制下06Cr19Ni10钢低周疲劳断裂特性的研究

通过06Cr19Ni10钢疲劳试验研究其应力控制下的低周疲劳断裂特性。由光滑试件疲劳试验得到其S-N曲线并拟合表达式,分析不同应力下应变、塑性应变能与疲劳寿命之间的关系。由缺口试件疲劳试验研究缺口深度及缺口角度对疲劳寿命的影响。对疲劳断口的宏观及微观形貌进行分析。结果表明:裂纹萌生于试件表面,应力及缺口参数影响断口形貌。     

一种新型粉末高温合金的低周疲劳行为与寿命预测模型分析

对一种新型第3代粉末高温合金A3在700℃、应变范围0.6%～1.4%试验条件下的低周疲劳性能进行了研究,分析了材料的循环滞后回线、Massing特性、循环应力应变响应、应变-寿命关系等特性。采用Manson-Coffin模型、拉伸滞回能模型、三参数能量模型对疲劳寿命数据进行拟合预测,结果表明Manson-Coffin模型的寿命预测精度最高,在3倍分散带以内。用扫描电子显微镜对疲劳源区观察,结果表明:低应变时疲劳源数量上呈现单源,高应变时呈多源特征;随应变量增大,疲劳源位置趋向于试样表面,裂纹扩展区面积减小,瞬断区面积增大。疲劳断口典型的3个区域观察结果表明:疲劳源四周存在较多河流状线,其为裂纹扩展方向,裂纹扩展区存在较多二次裂纹,瞬断区出现韧窝与解理断裂特征。A3合金的断裂模式主要为穿晶断裂。     

缺口对GH3536镍基高温合金蠕变性能的影响

针对GH3536镍基高温合金无应力集中和带典型应力集中圆棒试样在160,200,240 MPa应力条件下的高温(750℃)蠕变性能进行了试验和有限元分析,研究了缺口的存在对材料蠕变性能的影响。采用扫描电镜分析了试样断口的形貌,确定了材料的断裂机制。结果表明:缺口的存在对GH3536镍基高温合金试件的蠕变性能影响较大,其降低了试件的最大蠕变应变及在蠕变各个阶段的蠕变速率。缺口对试件的蠕变寿命存在硬化作用,缺口根部轴向应力的再分配和松弛可简单认为是导致缺口对该合金蠕变寿命起硬化作用的影响因素。断口形貌分析表明由于缺口的存在,2种试件的表面形貌虽有不同,但蠕变断裂机理都是由微孔洞不断增大与聚集引起的。     

AerMet100钢喷丸强化前后表面完整性及疲劳性能分析

目的 提高AerMet100钢的疲劳寿命,研究喷丸对其表面完整性和疲劳性能的影响。方法 通过表面完整性测试,分析喷丸对其表面形貌、粗糙度、晶粒度、硬度、残余应力和显微组织的影响。开展疲劳试验,观察疲劳断口形貌,分析喷丸对其疲劳性能的影响。结果 喷丸后,试样表面产生明显塑性变形,粗糙度有所增加,晶粒得到细化,硬度增大,形成约140 μm的残余压应力层;此外,形成了交错的马氏体板条,强化层内位错增多,产生细化的马氏体板条以及孪晶。疲劳试验中,未喷丸试样寿命均值为163 566周次,喷丸试样寿命均值为209 552周次,平均增幅达28.1%。喷丸试样断口分布有多个裂纹源,裂纹扩展路径曲折,在断口边缘形成了凹凸不平的台阶,消耗了更多的能量。试样强化层内的裂纹扩展区总体形貌较为无序和杂乱,疲劳条带较未喷丸试样更为细密,表明其裂纹扩展速度较慢。结论 喷丸后,AerMet100钢的疲劳抗力增加,疲劳寿命显著提高。     

超细晶纯钛的微动疲劳特性

利用自行设计的微动疲劳实验夹具装置研究超细晶纯钛在柱面-平面接触下的微动疲劳特性,分析循环应力对其微动疲劳寿命的影响,通过观察接触区磨损和断口形貌,分析其微动损伤机制。结果表明,当法向载荷不变时,超细晶纯钛的微动疲劳寿命随着循环应力的增加而减小,比常规疲劳寿命更小。微动疲劳裂纹于接触区边缘萌生,磨损区破裂严重且附着有磨粒,在磨粒磨损作用下加速了试样的疲劳失效。断口同时呈现出疲劳形貌和微动形貌,形貌从平滑转向粗糙直至断裂,裂纹由小变大,裂纹扩展速率也逐渐增加,且在裂纹扩展区存在二次裂纹;由于受力不均在裂纹扩展区与断裂区之间存在山脊状形貌。     

600 MPa级热轧双相钢的高周疲劳性能

对热轧组织为铁素体+马氏体(1号)、铁素体+贝氏体+部分马氏体(2号)的600 MPa级热轧双相钢进行了应力比为0.1的拉-拉高周疲劳试验,并对疲劳性能进行了对比分析。结果表明:1号双相钢的疲劳极限为433 MPa,2号双相钢的疲劳极限为413 MPa。两种双相钢的疲劳断口均由疲劳源区、扩展区和瞬断区组成,疲劳源出现在试样顶角或近表面处,低应力时为单一疲劳源,高应力时为多疲劳源。裂纹扩展区除了有大量的韧窝,还有第二相粒子、疲劳辉纹和二次裂纹等特征。低应力幅时1号试样的疲劳辉纹较窄,疲劳寿命高于2号试样;高应力幅时2号试样的韧窝较深,疲劳寿命高于1号试样。在拉-拉载荷作用下,1号试样的裂纹为沿晶扩展,2号为穿晶扩展。透射电镜观察结果表明:在相近的应力幅下,疲劳断口附近高密度的位错缠结阻碍了位错的进一步运动,从而提高了双相钢的疲劳性能。     

6156-T62铝合金的高周疲劳性能研究

研究了不同取样方向和应力集中系数(Kt)条件下6156铝合金的高周疲劳性能,并利用金相、透射和扫描电镜对合金的显微组织及断口进行了观察。结果表明,在同一应力水平条件下,取样方向对光滑试样和缺口试样的疲劳寿命影响甚微。光滑试样(Kt=1)的疲劳寿命大于缺口试样(Kt=3)的疲劳寿命,表明此合金有明显的缺口效应。第二相粒子在疲劳裂纹萌生过程中起关键作用,绝大部分裂纹都是在表面粗大粒子上或粒子/基体界面上萌生。     

6005铝合金手工MIG-背面水冷焊接头高周疲劳性能的研究

为了测定6005-T6铝合金焊接接头的疲劳极限,对4 mm厚6005-T6铝合金采用手工MIG焊焊接,并且焊后在试板背面进行通水冷却,使用高频疲劳试验机对焊接试件进行疲劳试验,并绘制了S-N曲线。对疲劳断口形貌和焊接接头的显微组织进行分析,研究了疲劳断裂的原因。结果表明:铝合金手工MIG焊接头在50%存活率情况下,其高周(10~7)疲劳极限应力为125 MPa,S-N拟合曲线为σ_(max)=701N_f~(-0.127)。不同应力状态下疲劳裂纹均萌发于试样的表面。高应力状态下,断口中很难发现扩展辉纹,与静态拉伸断口相似。低应力状态断口扩展区存在大量扩展辉纹。热影响区的粗晶区和晶界聚集的第二相对疲劳性能不利。     

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.     

Cr—Mn—N不锈钢的低周疲劳

本文研究了Cr-Mn-N不锈钢的对称拉压低周疲劳行为。结果表明,在相同的总应变幅下,1050℃固溶处理比1250℃固溶处理的试样的疲劳寿命几乎高一倍。在所使用的应变幅(±0.4—±1.2%)范围内,循环到饱和后都观察到软化现象,而在低应变幅下较早到达饱和阶段。每周的平均能量损耗随应变幅的增加而增加,而试样全寿命的总能量损耗则随应变幅的增加而降低。疲劳试样断口的扫描电子显微镜观察表明,低温固溶处理的试样断口为穿晶和沿晶的混合型断裂,以穿晶为主,并有清晰的疲劳条纹。高温固溶处理的试样断口则以沿晶断裂为主。     

不同应力状态下6061铝合金力学性能及断裂行为的研究

对不同缺口试样进行准静态拉伸,研究了6061铝合金在不同应力状态的力学性能和断裂行为。研究结果表明,随着缺口半径增大,三轴应力度降低。随着三轴应力度降低,合金的峰值载荷降低,断面收缩率和断裂应变均增大,断口上剪切唇区面积逐渐增大,纤维区的山脊状的锯齿数量逐渐减少,但深度增加,显微断口上的韧窝越来越均匀细小。     

高温合金焊接接头动态拉伸变形断裂行为

借助扫描电子显微镜(SEM)的专用拉伸台,通过取自相同焊接接头疲劳试件的原位拉伸试验和疲劳试验,分析了高温合金焊接接头原位拉伸的动态断裂过程,讨论了原位拉伸断裂行为与疲劳断裂的关系。结果表明,高温合金熔化焊接接头强韧性良好,断裂前应变可达17．5％,具有明显的形变强化效应;焊缝断裂形貌与应力状态密切相关,在平面应力状态下,裂纹形成于熔合区晶内缺陷和晶界交汇处,以延性剪切型断裂为主,在应力集中的棱角处,易诱发穿晶脆断;焊缝熔合区的微观组织不均匀性和焊趾应力集中的联合作用将使焊接接头在疲劳试验过程中发生应变硬化,引发疲劳裂纹。     

稀土镧对FeCrAl不锈钢高温力学性能的影响

探究稀土镧对FeCrAl不锈钢高温力学性能的影响。采用gleeble3500热应力/应变模拟机对添加0.052%La元素和不添加La元素FeCrAl不锈钢进行高温力学性能测试,运用金相显微镜和扫描电镜对试样拉伸后断口组织和形貌进行观察分析。结果表明：添加稀土镧可以提高FeCrAl不锈钢高温抗拉强度,并且消除FeCrAl不锈钢高温第三脆性区。分析断口形貌发现,高塑性区温度下的试样断口有明显韧窝,韧窝附近有较大塑性变形,断裂方式主要为穿晶断裂;低塑性区温度下的试样断口出现解理断裂,韧窝较浅,断裂方式主要为沿晶断裂。