K40S钴基高温合金的高温低周疲劳行为——Ⅰ.疲劳性能

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为，对循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析，进而给出了K40S合金在此温度范围的疲劳参数，结果表明：与传统X-40合金相比，K40S合金具有优异的抗高温低周疲劳性能；合金的应力-应变响应行为在700℃时，呈现为循环强化，而在900℃时，为初期强化随后软化，且随着总应变幅的增加，强化效果均增强，上述行为归因于循环形变过程中位错-位错，位错-析出相及固溶原子间的相互作用。     

Zr-4合金拉-扭复合比例加载条件下的低周疲劳特性

研究了Zr-4合金管材在主应变比ε3／ε1=-0.8,-0．7,-0．6,-0．5和等效应变幅0．5％,0．7％,0．8％,0．9％,1．0％,1．1％下的低周多轴疲劳性能。结果表明：在拉-扭比例加载过程中,再结晶状态Zr－4合金表现为初期短暂硬化,随后持续软化的特性。Zr－4合金的循环等效应力-应变曲线位于单调曲线的上方,表现为循环硬化。主应变化对循环硬化曲线没有影响。相同Mises等效应变幅下,应变比越大,疲劳寿命越低。双轴疲劳过程中,Zr－4合金Mises等效应变幅与疲劳寿命之间呈指数关系。     

K40S钻基高温合金的高温低周疲劳行为Ⅰ.疲劳性能

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为.对循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析,进而给出了K40S合金在此温度范围的疲劳参数.结果表明:与传统X-40合金相比,K40S合金具有优异的抗高温低周疲劳性能;合金的应力-应变响应行为在700℃时,呈现为循环强化,而在900℃时,为初期强化随后软化,且随着总应变幅的增加,强化效果均增强.上述行为归因于循环形变过程中位错-位错,位错-析出相及固溶原子间的相互作用.     

不同疲劳热环境下GH4169高温合金形变行为研究

以镍基高温合金GH4169为对象,研究了600℃时不同取向的3种镍基单晶合金在不同低周疲劳下的循环变形行为,采用计算机软件对试验数据进行拟合分析。结果表明,3种取向[001]、[011]和[111]的镍基单晶合金,在不同总应变幅下的硬化曲线均在高总应变幅时表现为循环硬化,在低总应变幅时为循环稳定的特征;[001]取向的合金在0.6%总应变幅下的应力-应变为线性关系,显示出弹性变形的特点;在0.85%总应变幅下发生塑性变形;当总应变幅增加到1%时,可以观察到合金中位错缠结,且位错密度明显增大。     

温度对Zr—4合金低周疲劳性能的影响

研究了室温和４００℃去应力退火状态Ｚｒ－４合金对称拉－压低周疲劳行为。建立了循环和单调加载方式下Ｚｒ－４合金应力－应变曲线方程和循环应变幅－疲劳寿命之间的关系；分析了温度对Ｚｒ－４合金变形行为和疲劳性能的影响；讨论了高温疲劳寿命预测方法；根据疲劳断口ＳＥＭ观察结果，分析了Ｚｒ－４合金在室温和４００℃疲劳断裂方式的异同。结果表明，Ｚｒ—４合金室温下的循环应力－应变曲线表现为循环硬化，而４００℃下表现为循环软化；室温和４００℃下的循环应变幅－疲劳寿命关系分别为△εｐ·Ｎｆ０．７６６８＝４８．９４，△εｐ·Ｎｆ０．３６８９＝４．９８．     

热处理对挤压变形AZ81镁合金疲劳行为的影响

研究了固溶、时效处理对挤压变形AZ81镁合金在疲劳加载条件下的循环应力响应行为、循环应力.应变行为、应变疲劳参数以及疲劳寿命的影响.结果表明,热处理可导致挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅有所降低;固溶处理和固溶 时效处理可有效提高挤压变形AZ81镁合金在较高总应变幅下的疲劳寿命;不同处理状态的挤压变形AZ81镁合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式描述;挤压态、时效态以及固溶 时效态的挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间的关系可用单斜率直线描述,而固溶态的挤压变形AZ81镁合金的循环应力幅与塑性应变幅之间则呈现双斜率线性行为.     

GH4698合金高温低周疲劳性能分析

研究了GH4698合金650℃时应变控制条件下的高温低周疲劳性能。结合疲劳试验数据,分析了合金的循环应力响应、循环应变响应及应力应变滞后回线,探讨了GH4698合金的疲劳性能。结果表明:GH4698合金在应变幅较低时具有良好的抗疲劳性能,而在较高应变幅时抗疲劳性能较差;在应变幅较低时合金会发生循环硬化和软化现象,而在应变幅较高时合金只发生循环硬化现象;随着应变幅的增加合金的循环韧性提高。     

加钛方式及钛含量对A356合金的低周疲劳性能的影响

研究了不同加钛方式和钛含量对A356合金低周疲劳性能的影响，结果表明A356合金的循环硬化行为对合金的加钛方式和钛含量敏感。钛含量为0．14％的合金总是比钛含量为0．10％的合金具有更高的循环硬化率。在低应变时两种加钛方式的循环硬化行为类似，在高应变时电解加钛合金表现为类似“饱和”的准稳定形变状态，而熔配加钛合金表现为持续的循环硬化行为。疲劳寿命仅对含钛量敏感，钛含量为0．10％时合金的低周疲劳寿命要优于钛含量为0．14％的合金。但是加钛方式对疲劳寿命的影响很小，如果钛含量相近，则两种加钛方式合金的低周疲劳寿命差别不大。     

H4698合金高温低周疲劳性能分析

研究了GH4698合金650℃时应变控制条件下的高温低周疲劳性能.结合疲劳试验数据,分析了合金的循环应力响应、循环应变响应及应力应变滞后回线,探讨了GH4698合金的疲劳性能.结果表明:GH4698合金在应变幅较低时具有良好的抗疲劳性能,而在较高应变幅时抗疲劳性能较差;在应变幅较低时合金会发生循环硬化和软化现象,而在应变幅较高时合金只发生循环硬化现象;随着应变幅的增加合金的循环韧性提高.     

工业纯钛的室温低周疲劳行为

采用应变控制研究了工业纯钛的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变行为和低周疲劳寿命数据进行了分析,得到了低周疲劳的相关参数;并对疲劳组织和疲劳断口进行观察与分析。结果表明:当总应变幅为0. 5%和0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形前期表现为循环硬化,后期发生轻微的循环软化;当总应变幅大于0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形过程中均呈现循环硬化现象。由显微组织观察可知,在低应变幅下,位错滑移是工业纯钛主要的疲劳变形机理,孪生变形在局部高应力集中区被激活;在高应变幅下,微观变形机制以孪生为主导,伴随着滑移。疲劳断口表明工业纯钛发生多源疲劳失效,在裂纹扩展区还会呈现二次裂纹,疲劳断裂为混合型断裂。     

高强韧Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金低周疲劳性能研究

通过室温下应变控制疲劳试验研究了高强韧Ti-3Al-5Mo-4Cr-2Zr-1Fe合金的低周疲劳性能。结果表明:在高应变幅值下(Δεt/2=1.0%,1.2%,1.4%,1.6%),合金的循环应力响应表现为初始循环软化,而后趋于循环稳定;在低应变幅值下(Δεt/2=0.6%,0.8%),合金的循环应力响应表现为循环饱和特征。断口形貌观察发现:应变幅值为0.6%时,疲劳裂纹源只有一处,在断口表面分布有大量细小的二次裂纹。当应变幅增加到1.6%时,组织中发现多处疲劳裂纹源,二次裂纹的数量明显减少,但长度和宽度明显增加。透射电镜结果表明:在低应变幅值下(Δεt/2=0.6%),在αp/β界面处出现大量的位错堆积,在此处易产生应力集中导致微裂纹形核。而在高应变幅值下(Δεt/2=1.6%),在αp相中有明显的变形不均匀性,在αp相内出现大量的位错缠结和位错碎片,并且在αs相中出现一些位错塞积,但在β基体中没有明显的位错堆积情况。由于长条αp相的存在,能够提升α相和β相变形的相容性,延缓疲劳裂纹形核和扩展,因此使Ti-35421合金有着优异的低周疲劳性能。     

双重时效对Ti1023合金低周疲劳行为的影响

研究了双重时效对Ti-10V-2Fe-3Al合金低周疲劳行为的影响。结果显示,高应变幅(△εt/2=1.5%,1.2%,1.0%)下,合金表现为循环软化;低应变幅(△εt/2=0.8%,0.6%)下,则表现为循环应力饱和。疲劳寿命测试结果表明,双重时效疲劳寿命和直接时效疲劳寿命相当,疲劳总应变幅和疲劳寿命满足Coffin-Manson方程。SEM断口形貌显示,双重时效后疲劳裂纹稳定扩展区有明显的疲劳条纹,疲劳裂纹以穿晶方式扩展,并伴随着撕裂棱和二次裂纹,但二次裂纹较直接时效大量减少。TEM形貌显示,不论是双重时效还是直接时效,疲劳后变形组织都很均匀。虽然双重时效和直接时效具有相当的疲劳寿命,但是这种工艺缩短了时效时间,节约了能源,能更好地满足实际工业生产需求。     

应变波形对Inconel 625合金低周疲劳性能的影响

在650℃以及拉压对称三角波(TR)、慢拉快压锯齿波(ST)和快拉慢压锯齿波(FT)3种应变波形下对Inconel625合金进行了低周疲劳实验,研究了合金在不同应变波形下的低周疲劳变形与断裂行为。结果表明:3种应变波形加载条件下,合金在0.3%～0.7%的外加总应变幅下均呈现循环硬化,其中在ST下的循环应力幅最高;采用锯齿波形时,由于拉伸蠕变分量和压缩蠕变分量的引入造成合金的疲劳寿命缩短;此外,合金的循环应力和应变之间呈现单斜率线性关系,且其塑性应变幅与弹性应变幅和疲劳寿命之间亦呈线性关系。利用扫描电子显微镜对Inconel625合金在3种加载波形下的低周疲劳断口形貌进行观察,结果表明,Inconel 625合金的疲劳裂纹萌生和扩展均是以穿晶方式进行的。     

热处理对Al-Si-Cu-Mg铸造铝合金低周疲劳行为的影响

为了确定固溶处理及固溶+时效处理对金属型铸造A1-Si-Cu-Mg铝合金低周疲劳行为的影响,在不同外加总应变幅下进行应变控制的室温低周疲劳试验.结果表明:金属型铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金可表现为循环应变硬化、循环应变软化和循环稳定;固溶处理及固溶+时效处理可以有效地提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金的疲劳寿命,且固溶处理对疲劳寿命提高的幅度更大;铸态及固溶态Al-Si-Cu-Mg铝合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间分别呈直线关系,固溶+时效态Al-Si-Cu-Mg铝合金的弹性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间呈直线关系,但其塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间呈双线性关系;不同处理状态的铸造Al-Si-Cu-Mg铝合金的循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系.     

Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳行为

通过室温低周疲劳(LCF)试验研究了Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳性能和循环变形行为,利用电子背散射衍射、透射电镜和扫描电镜分别分析了合金循环变形前后的微观结构和疲劳断口。结果表明:Cu-Cr-Zr合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的循环周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式表示。Cu-Cr-Zr合金在高外加总应变幅(Δε_t/2=0.6%)的疲劳变形后期会出现循环硬化现象,循环变形组织为位错墙、位错团簇、亚结构胞状组织的混合结构,并且观察到了孪晶的形成。此外,所选材料在外加总应变幅为0.4%时的疲劳断口呈现多疲劳源特征,疲劳裂纹扩展区中观察到了大量的撕裂棱、韧窝、以及犁沟。     

压铸态Mg-7Al-0.5Y合金的低周疲劳行为

研究了压铸态Mg-7Al-0.5Y合金在全反向总应变模式控制下的低周疲劳行为。结果表明,在所采用的不同外加总应变幅下,压铸态Mg-7Al-0.5Y合金均可呈现循环应变硬化,且在0.9%的外加总应变幅下,合金在疲劳变形期间发生了动态应变时效;合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别由Basquin和Coffin-Manson描述。断口形貌的扫描电子显微分析揭示,低周疲劳加载条件下,对于压铸态Mg-7Al-0.5Y合金而言,疲劳裂纹以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展。     

两种显微组织的Ti600合金低周疲劳行为

利用扫描电子显微镜和激光共聚焦显微镜研究了Ti600合金在不同组织类型下的疲劳行为。结果表明,Ti600合金在总应变幅±0.6%～±1.0%范围内,无论是片层(LM)组织还是双态(BM)组织的试样均呈现循环软化现象。在相同的总应变幅条件下,BM组织的试样具有长的疲劳寿命。LM组织试样断口附近侧表面的裂纹易于发生连接,致使循环应力响应的有效面积快速减小,因此LM组织试样在较低的循环应力下发生疲劳断裂。     

CuCrZr铜合金高温阶梯疲劳与循环塑性行为研究

对CuCrZr铜合金在300和400℃开展了阶梯疲劳试验研究,从循环应变幅、平均应变、平均应变率和能量耗散率等方面研究其循环塑性行为。研究发现,CuCrZr铜合金的循环软硬化特征以及棘轮效应受到温度与循环应力的共同作用,温度越高,越易发生循环软化现象,同时棘轮效应也更加显著。基于对CuCrZr铜合金高温拉伸断裂能与高温阶梯疲劳总耗散能的对比发现,两者均与温度相关,因此将高温拉伸断裂能作为温度补偿参数,提出了一种基于能量法的线性损伤疲劳寿命预测模型,对CuCrZr铜合金高温阶梯疲劳寿命进行预测。最后,基于断口观察分析了CuCrZr铜合金与温度相关的失效机制：在较低的温度下容易发生疲劳裂纹失效,而随着温度的升高,更易发生棘轮应变累积的韧性失效。     

AI-Si-Cu-Mg(-Er)铸造铝合金的低周疲劳行为

对金属型铸造Al-Si-Cu-Mg和Al-Si-Cu-Mg-Er铝合金进行了疲劳试验,并研究了其室温下的低周疲劳行为。试验结果表明:金属型铸造Al-Si-Cu-Mg和Al-Si-Cu-Mg-Er铝合金表现为循环应变硬化和循环稳定,主要取决于外加总应变的高低;稀土元素Er的加入可提高金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的循环变形抗力和疲劳寿命;金属型铸造Al-Si-Cu-Mg合金的塑性应变、弹性应变与断裂时的载荷反向次数之间呈直线关系,Al-Si-Cu-Mg-Er合金的弹性应变与疲劳断裂时的载荷反向次数之间也呈直线关系,但其塑性应变与疲劳断裂时的载荷反向次数之间则呈双线性关系。