2A12铝合金疲劳裂纹的成核与扩展机理EI北大核心CSCD

进行了不同应力水平下和不同应力比下2A12铝合金试验件的疲劳试验,并对试验件疲劳断口显微结构进行分析和对比,以揭示疲劳裂纹成核与扩展的微观特征。结果表明:2A12铝合金的疲劳裂纹在靠近试验件表面较为粗大的第二相粒子或试验件棱角缺陷处成核;成核位置距试验件表面的距离与应力水平和应力比有关,疲劳裂纹扩展区域也与应力水平和应力比有关。应力水平较小或应力较大时,疲劳裂纹沿晶扩展和穿晶扩展尤为明显。疲劳断口的裂纹成核粒子越小(大),试验件疲劳寿命越短(长),微裂纹成核寿命是疲劳全寿命计算中不可忽视的部分。     

WE94镁合金长寿命疲劳小裂纹萌生和扩展行为研究

镁合金作为结构材料在汽车、航空、航天等领域有广泛的应用前景,在实际服役过程中存在高频振动荷载的长期作用。为解决镁合金结构件在长寿命服役条件下的安全与可靠性问题,基于旋转弯曲和超声振动加载两种疲劳实验方法,研究WE94镁合金在高周与超高周区间（104～109周次）的疲劳强度与失效机制。结果表明,疲劳裂纹萌生于沿基面的滑移带并在断裂面上形成解理状“小平面”形貌;而在疲劳小裂纹扩展初期,裂纹面存在大量细小平行状条带,该条带于裂纹尖端与孪晶带的交互作用过程中形成。因此,镁合金疲劳小裂纹的萌生与扩展过程对材料局部微结构形态与变形机制表现出密切的相关性。     

金属工程材料腐蚀疲劳行为研究进展

合金钢、不锈钢等金属工程材料在服役过程中受到交变荷载以及腐蚀性介质的共同作用,使工程结构发生腐蚀疲劳,造成金属工程材料的承载能力降低和服役寿命缩短。因此,揭示载荷-环境体系下材料的腐蚀疲劳开裂规律对工程结构的前期设计及使用寿命预测都有深远意义。金属工程材料腐蚀疲劳失效的机制包括裂纹萌生和扩展两部分。目前的研究主要集中于裂纹扩展寿命,对裂纹萌生的研究较少。裂纹萌生机制仍存在争议,主要的观点有点蚀加速裂纹形成理论、滑移带优先溶解理论、保护膜破裂理论和吸附理论等。目前,关于腐蚀疲劳裂纹扩展机制的研究主要有阳极溶解和氢致开裂两种观点。影响腐蚀疲劳寿命的主要因素分为材料因素、力学因素及环境因素三方面。目前力学因素的研究主要集中于应力比、加载频率、加载波形等;材料因素的研究主要为显微组织及合金元素;环境因素的研究包括介质温度、浓度、含氧量、pH值及外加电位等。本文综述了金属工程材料腐蚀疲劳开裂机制及影响因素的研究现状,归纳了金属腐蚀疲劳的研究成果与不足,并在此基础上提出了下一步的研究方向及发展趋势,为相关领域的研究人员提供新思路。     

低碳马氏体／贝氏体复合组织的疲劳裂纹萌生行为EI

本文用四点弯曲加载法测定了２０ＣｒＭｎＭｏ钢矩形缺口试样的条件疲劳裂纹萌生寿命，并用微观分析研究了疲劳裂纹的萌生行为。试验结果表明，通过短时等温处理，在低碳马氏体组织中引入２０～３０％贝氏体，可显著提高缺口试样的疲劳萌生寿命。复合组织中的贝氏体虽易于滑移变形引发裂纹，但在存在较大应力集中条件下（ｋｔ≥２），因可同时形成较多的非扩展裂纹，能有效缓和应力集中，从而有利于延长扩展裂纹的形成寿命。     

超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能及裂纹萌生机制的影响

采用超声疲劳试验方法和试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢进行疲劳性能试验,将试验数据和试样断口形貌进行对比,研究超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响.结果表明:在相同的应力水平下,超声加载频率下S06钢的疲劳寿命高于高频疲劳试验测得的疲劳寿命;超声疲劳试验中裂纹全部从表面萌生,而高频疲劳试样裂纹有表面萌生和内部萌生两种机制.分析了超声加载频率对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制产生影响的原因:对疲劳性能的影响与金属材料的晶体结构和裂纹尖端的化学反应有关,对裂纹萌生机制的影响与试样表层残余应力松弛有关.     

TB6钛合金疲劳小裂纹扩展行为

为了研究TB6钛合金自然萌生小裂纹的扩展行为,针对单边缺口拉伸试样开展室温下不同应力比(R=0.1,0.5)的小裂纹扩展实验,采用复型法观测了小裂纹的萌生与扩展情况。结果表明:同一应力比下,随着应力等级的降低,小裂纹的萌生寿命由占全寿命的60%增加到80%,但应力等级对TB6钛合金小裂纹扩展速率没有明显影响。裂纹早期扩展速率受微观组织的影响大,TB6钛合金扩展速率转变临界值是200μm,一旦裂纹长度达到200μm,裂纹扩展速率将不受取向不同的晶界或晶粒影响而迅速提升。TB6钛合金疲劳小裂纹起源于试样缺口根部,所有试样的裂纹大部分为角裂纹,疲劳小裂纹萌生寿命占全寿命的绝大部分。     

粉末高温合金的低周疲劳研究进展

参考了前人对粉末高温合金低周疲劳的研究成果,回顾了基于缺陷的裂纹萌生和扩展的研究情况,介绍了针对粉末高温合金的喷丸强化机理和作用,总结了几种寿命模型,其中修正Mitchell模型最适合粉末高温合金的寿命预测;得出了需加强粉末高温合金低周疲劳寿命模型及喷丸强化研究的结论。     

应力幅对退火态Mg-3Al-2Sc合金疲劳行为的影响

在不同应力幅下对退火处理后的Mg-3Al-2Sc合金进行应力控制的疲劳实验,研究应力幅对合金的裂纹扩展行为和断裂机制的影响。结果表明:在12～75MPa应力范围内,当控制应力比为0.2,随着应力幅增加,裂纹扩展速率增加,Mg-3Al-2Sc合金的疲劳断裂寿命降低。在裂纹萌生区合金主要表现为解理断裂机制,进入裂纹稳定扩展阶段的疲劳断裂主要为准解理断裂。而在瞬断区,低应力幅时主要表现为准解理断裂,高应力幅时主要表现为微孔聚合断裂。     

非对称循环加载下燃气轮机叶片材料疲劳寿命预测

燃气轮机叶片在实际工作过程中,易受到非对称循环载荷作用而发生疲劳失效。为便于准确地预测非对称循环加载下叶片材料的裂纹萌生及扩展寿命,首先考虑平均应力效应和高应力区的塑性变形影响,对Chaboche模型进行改进,然后将改进的Chaboche模型和Walker裂纹扩展公式相结合,建立了一种非对称循环载荷作用下裂纹萌生及扩展综合寿命模型,并用试验数据进行验证分析。结果表明,该模型预测得到的裂纹萌生寿命、裂纹扩展寿命与试验数据基本吻合,验证了新模型的适用性和准确性,为燃气轮机叶片损伤分析和寿命预测奠定理论基础。     

颗粒和微观结构对Cu/WCp复合材料疲劳裂纹萌生和扩展行为的影响

通过原位扫描电子显微镜(SEM)研究了粉末冶金制备的Cu/WCp复合材料的疲劳裂纹萌生和扩展行为,分析了颗粒和微观结构对Cu/WCp复合材料疲劳裂纹萌生和早期扩展行为的影响。结果表明:疲劳微裂纹萌生于WCp颗粒和基体Cu的界面;微裂纹之间相互连接并形成主裂纹,当主裂纹和颗粒相遇时裂纹沿着颗粒界面扩展。在低应力强度因子幅ΔK区域疲劳小裂纹具有明显的"异常现象",并占据了全寿命的71%左右。疲劳小裂纹的早期扩展阶段易受局部微观结构和颗粒WCp的影响,扩展速率波动性较大,随机性较强;当小裂纹长度超过150μm时,裂纹扩展加快直至试样快速断裂。裂纹偏折、分叉和塑性尾迹降低了疲劳裂纹扩展速率,而颗粒界面脱粘则提高了复合材料的疲劳裂纹扩展速率。通过数值模拟也可以发现颗粒脱粘增大了材料的疲劳扩展驱动力,从而提高了疲劳裂纹扩展速率。