A7075搅拌摩擦焊疲劳裂纹扩展速率试验分析

对航空用铝合金A7075-T651的搅拌摩擦焊接头的母材、焊核区和热影响区的疲劳裂纹扩展速率（da／dN）进行了试验研究。疲劳裂纹扩展试验采用CT（紧凑拉伸）试样,在810 Material Test System试验机上进行。用递增多项式法求得疲劳裂纹扩展速率（da／dN）和（△K）,并分别将母材、焊核区和热影响区同一组试样的（da／dN）和（△K）数据点合在一起进行了整体回归分析。试验中得到了以Paris公式表达的铝合金A7075-T651母材、焊核区、热影响区da／dN与△K的关系式。结果表明,热影响区疲劳裂纹扩展速率高于母材和焊核区,是该合金搅拌摩擦焊接头最薄弱的区域。     

TA15钛合金疲劳裂纹扩展与显微组织的关系

对TA15钛合金的疲劳裂纹扩展速率及其影响因素进行了研究.结果表明,在β区锻造的模锻件,其低倍组织为清晰可见的β晶粒,属于较粗大的网篮组织.在α β区锻造的模锻件,其组织为双态组织.β区锻件的塑性偏低,但其da/dN疲劳裂纹扩展速率明显比α β区锻件的慢.β区锻件的da/dN疲劳裂纹的断口形貌中,包括裂纹扩展的初期、中间阶段和末尾断裂阶段,都明显存在二次裂纹和解理脆性特征.     

温度对TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响

对TC4-DT损伤容限型钛合金在150℃，25℃下的疲劳裂纹扩展速率da／dN进行了测试，给出了扩展速率和应力强度因子幅值AK之间的关系曲线。用SEM对2种温度下断口形貌进行了观测，实验结果表明，150℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的疲劳裂纹扩展速率，25℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的门槛值；稳态扩展区解理断裂和条带循环机制共存，150℃的da／dN试样中的疲劳辉间距比25℃试样细；快速扩展区的断口形貌呈韧窝型静载断裂特征，150℃的da／dN试样中的韧窝比25℃试样深。     

铸造Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

通过铸造Ti-6Al-4V合金疲劳性能试验,绘制出了铸造Ti-6Al-4V合金在不同应力比下裂纹扩展速率da／dN-△K曲线。根据logda／dN和log△K的拟合曲线方程,计算出Paris公式下材料常数c、n值。经SEM对铸造Ti-6Al-4V疲劳断口进行分析,发现随着应力比R的增大,疲劳条带越宽,裂纹扩展速率越大。     

冷却速度对TA15ELI合金组织与性能的影响

研究了不同冷却方式（水冷，空冷和炉冷）对Ti-6Al—2Zr-2V-1Mo（质量分数，下同）ELI（TA15 ELI）合金43mm厚板双态组织中次生α片厚度，以及对该合金双态组织和等轴组织损伤容限性能的影响。结果表明：水冷时α片厚约1μm，空冷时α片厚为2μm～4μm，炉冷时α片过于增厚，几乎完全溶于等轴α相内，形成完全等轴组织。次生α相的变化对该合金的屈服强度和断裂韧性产生很大影响，但对疲劳裂纹扩展速率影响不大，疲劳裂纹主要以切过或沿等轴α相界面扩展。采用Paris（dα／dN=c（△Kn）^n公式对3种合金组织疲劳裂纹扩展数据进行拟合，其结果为：c=1-8×10^-8，n=3.12-3.28。     

TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

研究了典型的损伤容限型钛合金Ti-6A1-4V ELI（TC4-DT）的断裂韧度KIC、疲劳裂纹扩展速率da／dN以及疲劳门槛值△Kth等损伤容限性能与微观组织的关系，讨论了不同应力比（尺值）条件下片状组织与双态组织的疲劳裂纹扩展特性，并与Ti-6A1-4V（TC4）钛合金进行了比较分析。研究结果为高损伤容限型钛合金的微观组织设计和探讨微观组织对损伤容限性能的影响机理奠定了基础。     

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。     

微观组织对TA15 ELI钛合金损伤容限性能的影响

研究了TA15 ELI钛合金43 mm厚板的等轴组织、双态组织和片层组织的室温拉伸性能、断裂韧性(KIC)以及疲劳裂纹扩展速率(da/dN)等损伤容限性能,通过金相显微镜观测了疲劳裂纹在各类组织中的扩展规律,讨论显微组织对该合金损伤容限性能的影响.结果表明该合金等轴组织和双态组织的室温力学性能和疲劳裂纹扩展阻抗差别不大;相对等轴组织和双态组织而言,该合金片层组织在损失强度较小的前提下(Rm=992 MPa),合金断裂韧性提高,达到111 MPa·m1/2,同时该合金的疲劳裂纹扩展速率也大幅降低,其Paris公式拟合参数为c=1.08×10-8,n=3.23,具有更好的损伤容限性能.     

载荷比对含氢Ti-4Al-2V钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了含氢量为110μgg/和280μg/g的Ti-4Al-2V钛合金在不同载荷比下的疲劳裂纹扩展行为。载荷比降低，da/dN曲线向高△K方向移动，并逐渐不出现疲劳裂纹的近门槛扩展阶段；无论载荷比和含氢量的高低，稳态裂纹扩展区的裂纹扩展行为符合Paris幂律关系，即da/dN=C(△K）^m；含氢量为110μg/g时，载荷比对稳态裂纹扩展区的da/dN没有影响；含氢280μg/g时，载荷比降低，稳态裂纹扩展区的da/dN也降低；载荷比影响裂纹由近门槛扩展区进入稳态裂纹扩展区的应力强度因子范围△Kp和开始失稳扩展的应力强度因子范围△K1H。载荷比越小，△Kp和△K1H越大。     

1500 MPa级贝氏体/马氏体复相高强钢的疲劳断裂特性

对一种C—Si—Mn—Cr合金钢，通过900℃奥氏体化20min，空冷及280与370℃回火2h，获得抗拉强度为1500MPa的新型无碳化物贝氏体／马氏体(B／M)复相组织高强钢．采用C—T试样进行疲劳实验，测定了疲劳裂纹扩展速率(da／dN)及疲劳门槛值(△Kth)，利用扫描电镜观测了疲劳裂纹在疲劳循环过程中的扩展路径，分析断口形貌与显微组织间的关系．结果表明，这种无碳化物B／M复相高强钢具有较高的△Kth值，并且能明显地降低da／dN，其原因在于B／M复相组织高强钢独特的精细组织结构及疲劳裂纹尖端的闭合抗力的提高．     

TiAl合金全片层组织的热稳定性研究

研究了Al含量、冷却速率和添加硼元素对TiAl合金全片层组织在1150℃的热稳定性的影响。研究表明：Al含量在46％～48％（原子分数,下同）范围的二元TiAl合金的Al含量越高,γ偏析程度越严重,铸造片层组织的热稳定性越差;Ti-48AI合金α单相区固溶处理后炉冷的粗片层组织的稳定性远远优于空冷的细片层组织,空冷细片层组织容易在晶界处发生不连续粗化转变,并且空冷片层晶粒内的魏氏片层（LW）与基体的界面往往与晶界一同成为片层组织发生分解的起始部位;Ti-48A1合金中添加0．8％B因晶界TiB2相的存在能有效抑制细片层组织的晶界不连续粗化,但γ相从TiB2／基体界面和晶界重新形核生长可使片层组织转变为均匀的细晶近γ组织。     

Microstructure control and high temperature properties of TiAl base alloys

An equiaxed fine grain structure, a γ grain structure with the precipitated ₂ laths, and a fully lamellar structure were obtained by the microstructure control using thermomechanical processing and heat treatment. The key to obtaining the equiaxed fine grain structure using isothermal forging is to decompose the lamellar structure and then produce the fine grain microstructure through dynamic recrystallization. TiAl base alloys consisting of fine equiaxed grains, in particular, Ti-39Al-9V consisting of the γ and B2 phases exhibited superplastic elongation of more than 600% at 1423 K. Creep rupture properties of TiAl binary alloys with various microstructures were studied in purified He in the temperature range from 1073 to 1373 K. Above 1173 K the precipitated ₂ phase improved the steady state creep rate and creep life. At 1023 K, the ₂ phase did not improve the creep rate, although the steady state creep rate decreased and the creep life increased as the γ grain size increased.     

热处理对GTA增材制造TiAl合金组织与性能的调控

针对Al原子含量为45%的电弧沉积态TiAl合金,进行了基于热处理的组织与性能调控研究. 结合Ti-Al二元相图分别制定了1080, 1200, 1270, 1350 ℃ 4个加热温度,保温1 h后随炉冷却. 结果表明,随着加热温度的升高,合金内偏析现象逐渐消失,晶界γ相减少,组织形态逐渐向全层片结构转变,且层片晶团尺寸逐渐增加. 在1350 ℃下分别保温5,30 min和1 h,发现随着保温时间的延长,层片晶团逐渐粗化. 基于单级热处理试验结果提出循环热处理工艺,将沉积态合金在900 ~ 1200 ℃之间多次循环“加热-短时保温-冷却”,获得了细小的层片晶团组织,合金硬度降低,抗压强度与压缩率均提高.     

Al-Zn对称成分合金不连续析出组织的再结晶

采用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜研究了Al 4 0 %Zn(摩尔分数 )二元合金的不连续析出细片层组织在冷轧后重新加热时所发生的再结晶。根据加热过程中的显微组织变化 ,确定了该合金再结晶的形核及长大机制。结果发现 ,再结晶的 2种机制为非典型形核长大机制的连续粗化和典型形核长大机制的不连续粗化 ,后者又分为在团域界面、滑移带等处发生的以变形储能为主要驱动力的粗化和在变形量很小区域发生的以界面能为主要驱动力的粗化。     

大厚度TC21钛合金电子束焊接试验

对56mm厚TC21钛合金进行了电子束对接试验,对接头显微组织和力学性能进行了研究.结果表明,接头焊缝区组织形态以柱状β晶粒为基体,针状的马氏体弥散其中;热影响区从焊缝到母材分为三个区域,依次为等轴再结晶β晶粒区、片状和针状а相形成的魏氏组织区以及片状α相聚集长大的区域;熔合区内柱状晶与等轴晶联生.接头强度达到母材水平,断裂发生在母材内,接头厚度方向性能一致.接头塑性损失较大,只达到母材的50%左右.接头焊缝区硬度最高,其次是热影响区的等轴晶区和魏氏组织区,而热影响区内片状α相聚集长大的区域硬度值最低.

Abstract：

Electron beam welding of TC21 56 mm titanium alloy was carried out. The microstructure and the mechanical properties of welded joints were analyzed and tested. The results showed that the weld zone consisted of the columnar β gains, and in which the transgranular acicular α' martensite were dispersedly distributed. HAZ can be divided into three parts from base metal to weld zone, which are the equiaxed recrystallized β grain zone, Widmanstaten structure zone formed by lamellar and aeicular α phases and lamellar a phase coarsening zone. Fusion zone consists of the adnate columnar and equiaxed grains. Tensile strength of joints reaches to that of base metal and the failure appears in the base metal. The mechanical properties are uniform along the vertical direction. Plasticity in the welded joint is greatly decreased and only up to 50% of that of the base metal. The microhardness in weld zone is the highest, and that of the equiaxed grain zone and Widmanstaten structure zone in HAZ is higher, and the microhardness in columnar a phase coarsening zone is the lowest.     

新型TC21钛合金热处理工艺参数与显微组织演变的关系研究

TC21钛合金是新型的高强韧损伤容限型钛合金，其模锻件为网篮组织，锻后热处理工艺采用双重退火工艺。本研究采用金相法、SEM等方法系统研究了TC21钛合金模锻件的锻后热处理工艺和显微组织演变规律。试验分析了TC21钛合金模锻件锻后第1次退火加热温度、第2次退火加热温度和保温时间等工艺参数条件下的初生α相数量、形状以及网篮组织形貌特征的变化规律，为TC21钛合金模锻件获得高强、高韧和损伤容限优良综合性能奠定基础。     

等离子束表面冶金热影响区的特点

通过对等离子束表面冶金热循环的特点和冶金过程的探讨,对钢基体热影响区进行了测试分析,并将热影响区划分为过热区、完全相变区和不完全相变区.其中过热区显微组织粗大,有魏氏体产生,硬度下降;完全相变区晶粒细化,硬度较高,不完全相变区组织只有部分发生转变,晶粒大小不均匀.过热区魏氏体组织的产生,使热影响区有脆化的倾向.     

Damage tolerance of wrought alloy 718 Ni- Fe-base superalloy

The influence of a modified heat treatment (MHT) and the standard heat treatment (SHT) on the damage tolerance of alloy 718 turbine disk material has been studied over a range of temperatures— from room temperature to 650 °. The influence of these heat treatments on creep, low-cycle fatigue (LCF), notch sensitivity, cyclic stability, and fatigue crack growth rate (FCGR) properties has been studied. The microstructure developed through the MHT sequence is shown to be damage tolerant over the temperature range studied. Shot peening leads to a marked improvement in the LCF crack initiation life of the MHT material relative to the SHT material at 650 °. Serrated grain boundaries formed through controlled precipitation of grain-boundary 5 phase are beneficial to elevated- temperature FCGRs. The S-phase precipitates formed at an angle to the grain boundaries do not make the material notch sensitive.