GH4169 高温合金激光冲击强化层微观结构和微动疲劳行为研究

目的 提高GH4169镍基高温合金的微动疲劳寿命。方法 利用激光冲击强化（LSP）技术对GH4169高温合金榫试样进行表面强化处理并研究其微动疲劳性能。借助激光共聚焦显微镜（LCSM）、X射线衍射仪（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）、显微硬度计、X射线应力分析仪、光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）及高频疲劳试验机,对激光冲击强化前后的GH4169高温合金的微观组织、硬度、残余应力、微动疲劳寿命、断口形貌和裂纹扩展情况进行分析。结果 激光冲击强化后表面硬度提高了17.3%,硬化层深度约为0.63 mm,表面残余压应力为331.5 MPa。经激光冲击强化后变形层中晶粒未发生明显细化,表明激光诱导冲击波主要引起GH4169高温合金中位错的形成而不是位错的运动。在20 kN峰值载荷下,尽管强化后的断裂机制没有发生明显的变化,但是强化后榫试样的微动疲劳寿命比未处理的试样提高了827%,裂纹从多疲劳源转变为单疲劳源,裂纹萌生位置从表面转移到距表面234 μm的次表面,激光冲击强化显著提升了GH4169的萌生抗力和扩展速率,扩展区域的疲劳条带间距从未处理的0.50 μm增加到了强化后的1.01 μm,这可能与残余应力的突变与松弛有关。结论 在激光冲击强化后获得硬化层和残余应力场共同影响下,GH4169高温合金榫试样的微动疲劳寿命得到了显著提升。     

核用2.25Cr-1Mo钢在不同环境下的微动磨损性能

目的 研究核用2.25Cr-1Mo钢在不同环境下的微动磨损性能。方法 采用自制的切向微动磨损试验设备,在4种环境(温室RT/大气、RT/水、450℃/大气和450℃/液态钠)下对2.25Cr-1Mo钢进行了切向微动磨损试验。试验参数为：法向载荷20 N,运动频率5 Hz,位移幅值50μm,循环次数10⁵和2×10⁵。试验前,采用维氏硬度仪测量了2.25Cr-1Mo钢在室温和450℃高温下的硬度。试验后,采用Bruker白光干涉显微镜测量了磨痕的三维形貌并获得了截面轮廓和磨损量。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)分析磨痕表面和横截面的微观形貌以及摩擦化学反应。结果 2.25Cr-1Mo钢在不同环境下表现出不同的磨损性能。450℃液态钠环境下的磨损量最大,大于450℃和室温大气环境下的磨损量;室温水环境下的磨损最小。经过10⁵微动循环后,2.25Cr-1Mo钢在450℃液态钠和室温水环境下表现出最大和最小的磨损率,分别为4.17×10^-6 mm³/(N·m)和0.32×...     

陶瓷-金属多层涂层不同温度循环冲击损伤特征与演化规律

目的 探讨环境温度对陶瓷-金属多层涂层冲击损伤的影响,获得不同温度条件下涂层的冲击损伤特征,揭示陶瓷-金属涂层在温度与循环冲击共同作用下的失效机理,为多层涂层的设计和使用提供参考.方法 首先使用可调温度的速度控制型单颗粒循环冲击设备,对陶瓷-金属多层涂层在不同温度(35、200、350、500℃)下进行垂直冲击试验.采...     

时速250公里动车组车内声源特性及其贡献量分析

针对时速250 km/h动车组车内噪声问题,使用试验和仿真相结合的方法,对其车内声源特性及其贡献量进行分析。首先,通过球形声阵列系统测试分析动车组的车内源强、频谱及分布特性,明确客室端部噪声主要能量集中在中心频率400 Hz~2 000 Hz的1/3倍频带,声源主要位于风挡区域和地板区域。然后,基于统计能量分析(SEA)方法,建立动车组的车内噪声仿真模型。模型中,声源激励采用线路试验实测数据、车体结构声学特性参数由实验室测试确定。进而,将仿真预测结果和声源识别结果进行联合对比,验证仿真模型的可靠性。最后,通过深入分析动车组车内噪声SEA模型的功率输入贡献,并对客室端部的噪声传递进行量化排序,确定各声源的车内噪声量化贡献。结果表明,时速250 km/h动车组的客室端部噪声源主要是轮轨噪声、其次为气动噪声。其中轮轨噪声在50 Hz~100 Hz和315 Hz~5 000 Hz的1/3倍频带贡献量达到80%。所有声源经由地板和风挡连接处传声贡献率为50%、侧墙和顶板贡献率为38%。     

超音速火焰喷涂WC-27CrNi涂层转动微动摩擦学行为

利用超音速火焰喷涂技术在LZ50钢基材表面制备WC-27Cr Ni涂层。对WC-27Cr Ni涂层及其基体材料在干态不同角位移幅值下进行转动微动磨损试验,并利用扫描电子显微镜、能谱仪和3D轮廓仪对磨痕进行微观分析。试验结果表明:与基材相比,WC-27Cr Ni涂层在部分滑移区的运行范围向左移动,滑移区的运行范围增大。在部分滑移区,涂层的摩擦系数呈"跑和-爬升-稳定"3个阶段,明显低于基材,且损伤十分轻微;滑移区,涂层剥落的硬质颗粒使得稳定阶段摩擦系数高于基材,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。     

离子渗氮／ 渗硫层转动微动摩擦学行为研究

利用渗氮/渗硫复合处理在LZ50钢表面制备离子渗氮/渗硫层,在干态及不同角位移幅值下对渗层及其基体材料进行转动微动磨损试验,利用扫描电子显微镜、能谱仪和2D/3D轮廓仪对磨痕进行微观分析。试验结果表明：渗氮/渗硫层改变了基体材料的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区边界向部分滑移区移动,滑移区运行范围增大;在部分滑移区,渗层的摩擦因数明显低于基体材料,其损伤十分轻微;在滑移区,次表层剥落的硬质颗粒使得稳定阶段摩擦因数高于基体材料,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。     

WC-Ni硬质合金密封圈损伤失效研究

某核主泵采用的WC-Ni硬质合金O形密封圈在运行一段时间后,密封圈端面出现较多的裂纹。为研究密封圈端面损伤失效原因,对密封圈损伤区进行微观形貌分析、白光干涉测试分析、损伤区化学成分分析和表面残余应力测试,讨论WC-Ni硬质合金密封圈表面出现的损伤特征,并对其服役安全性进行评估。结果表明:裂纹源多在密封圈槽堰区和坝区的交界处产生,裂纹多数分布在坝区,坝区损伤程度相比槽堰区较大;裂纹区存在氧化现象,但氧化程度比较轻微,氧化产物主要为W的氧化物;裂纹的产生主要是由密封圈槽堰区和坝区之间较大的应力差导致的,但裂纹体积较小,损伤轻微,短期内不会对整体机械密封装备造成重要影响。     

扭转复合微动模拟及其试验研究

基于低速往复回转电动机系统和高精度六维力/转矩传感器,通过改变旋转轴的倾斜角α,成功实现了扭转复合微动,该微动属扭动微动和转动微动模式的复合。并对GCr15钢球/50钢平面在倾斜角度为10°和40°及不同扭转角位移幅值下的扭转复合微动进行初步考察,同时结合光学显微镜、扫描电子显微镜、表面轮廓仪等手段分析50钢的扭转复合微动运行行为、磨痕形貌及损伤机理。结果表明,该试验装置能真实模拟扭转复合微动;倾斜角和角位移幅值对扭转复合微动的运行和损伤行为有重要影响;可利用摩擦力—角位移幅值曲线来表征扭转复合微动行为,50钢摩擦力—角位移幅值曲线呈直线型、椭圆型和平行四边形型3种类型;其损伤特征明显不同于单一运行模式控制(扭动微动或转动微动)下的微动行为。此外,不对称的磨斑形貌是扭转复合微动的一个典型特征。     

离子渗硫层在油润滑条件下的转动微动摩擦磨损性能

利用低温离子渗硫技术在LZ50钢表面制备渗硫层,在干摩擦和油润滑条件下开展不同角位移幅值的渗硫层转动微动磨损试验,并利用扫描电子显微镜、能谱仪和轮廓仪对磨斑进行微观分析。试验结果表明:与干摩擦相比,油润滑条件下离子渗硫层呈现出不同的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区的界限向左移动,滑移区的运行范围增大;在部分滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数几乎不变,且明显低于干摩擦,损伤十分轻微;在滑移区,渗硫层在油润滑条件下的摩擦因数仍低于干摩擦,呈现"初始-爬升-稳定"3个阶段,其磨损机制为磨粒磨损和剥层。