镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律

对镍基高温合金GH4049在相同载荷、不同温度下疲劳小裂纹扩展规律进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现小裂纹扩展速率的趋势是先快后慢，且温度升高，扩展速率反而下降。这与小裂纹的闭合效应有关，在700％小裂纹的氧化诱发闭合效应比650％时明显。     

激光冲击工艺对GH742镍基高温合金疲劳性能的影响

对两组镍基高温合金(GH742)试样进行激光冲击强化后,分别进行拉-拉疲劳试验和振动疲劳试验,并和未进行强化处理的试样进行对比,分析了强化试件的疲劳断口特征.结果表明激光冲击强化能提高镍基高温合金拉-拉疲劳寿命3.6倍以上,提高振动疲劳寿命2.4倍;强化后残余压应力影响层深度达1.0mm.     

GH4698合金的疲劳裂纹扩展行为

对GH4698合金在室温、650及750 ℃的裂纹扩展行为进行研究,讨论温度对裂纹扩展寿命与速率的影响,观察不同温度下的裂纹扩展断口。采用背散射电子衍射(EBSD)技术对合金裂纹扩展的晶体学机制进行分析。结果表明,随着温度的升高,合金的裂纹扩展寿命降低,裂纹扩展速率增加,断裂模式由室温下穿晶断裂为主转变为高温下的沿晶断裂为主;裂纹附近应变程度较大,且小角度晶界密度较高。     

GH4742合金疲劳裂纹扩展行为

研究GH4742合金在室温、700 ℃及750 ℃的疲劳裂纹扩展行为。分析温度和应力强度因子对疲劳裂纹扩展寿命与速率的影响,利用扫描电镜观察不同温度下的疲劳裂纹扩展断口。采用背散射电子衍射(EBSD)技术分析合金裂纹扩展的晶体学机制。结果表明,随着温度的升高,合金的裂纹扩展寿命降低,裂纹扩展速率增加,沿晶断裂特征更明显。应力强度因子越大,裂纹扩展速率越大。在原始大变形晶粒中裂纹以穿晶方式沿着小角度晶界扩展,裂纹扩展到再结晶晶界时以沿晶扩展为主,其扩展方式取决于相邻晶粒的面间角和取向差。     

激光冲击强化对镍基高温合金疲劳寿命的影响

对镍基高温合金(GH742)试件进行激光冲击强化处理,测量了合金在处理前后试样表面的残余应力、疲劳寿命,观察了表面金相组织。结果表明,激光冲击凹坑处的残余应力高达-910～-1160MPa;金相分析显示激光冲击强化使材料内部晶粒细化;激光冲击强化能提高GH742材料试件的疲劳寿命1.5～4倍。     

镍基合金K4648焊接接头疲劳裂纹扩展速率的研究

为了对某飞机发动机涡轮导向器叶片修复焊接后的安全性和寿命进行评估,试验研究了导向器叶片用K4648合金TIG焊接头的疲劳裂纹扩展速率(da/dN- △K).分别测得了K4648合金母材、焊缝和热影响区疲劳裂纹扩展速率的表达式,对各区域的显微组织特征进行了观察,并测量了3个区域的硬度.结果表明:裂纹在母材中最容易扩展,在...     

镍基高温合金疲劳裂纹急速扩展敏感温度及成因EI北大核心CSCD

对3种粉末高温合金FG4096、FGH4097和FGH4098,2种变形高温合金GH4720Li和GH4738等典型镍基高温合金,在550~800℃的宽温度范围内开展疲劳裂纹扩展实验,明确了合金在服役温度范围内的高温段存在疲劳裂纹急速扩展的敏感温度。综合考虑合金的高温组织演变和力学性能衰减对疲劳行为的影响,发现2者并非高温疲劳裂纹急剧扩展敏感温度存在的主因。不同温度下疲劳断口和裂纹扩展路径的对比以及氧化损伤分量的计算表明,高温下晶界氧化损伤是疲劳裂纹急剧扩展敏感温度存在的主要原因。采用分子动力学计算分析了不同温度下O对Ni和NiCr体系晶界强度的影响规律。通过实验和理论计算阐述了镍基高温合金疲劳裂纹扩展的高温敏感性现象和本质原因。     

试验温度对镍基单晶高温合金裂纹扩展行为的影响

研究了DD6镍基单晶高温合金从530 ℃到850 ℃的疲劳裂纹稳定扩展行为。疲劳裂纹扩展试样沿[001]方向平行于受拉的加载轴。通过扫描电子显微镜研究疲劳裂纹扩展试验后的断口形貌,并根据形貌特点分为源区、预制裂纹区、稳定扩展区以及快速扩展区。通过电子背散射衍射技术研究垂直于断口的剖面塑性变形情况。通过透射电子显微镜观察断口附近位错机制随温度的变化。结果表明,受温度场、应力场以及暴露时间的作用,在650 ℃时发生氧化,且在650 ℃至760 ℃之间,由于γ′相的弱化,在γ与γ′相中形成大量连续的位错,导致合金氧化加剧,同时760 ℃下疲劳扩展寿命显著下降。     

GH4720Li合金裂纹扩展速率的温度敏感性

测定了难变形高温合金GH4720Li在650℃、700℃、750℃及800℃空气环境下的裂纹扩展速率,并结合断口分析了在纯疲劳及保载条件下温度对合金裂纹扩展速率的影响。结果表明,随着温度升高,合金裂纹扩展速率的增长幅度变大。800℃时,合金的疲劳裂纹扩展速率急剧增大。高温下,疲劳裂纹的扩展方式发生了明显变化,650℃时断口为沿晶和穿晶混合型,700~800℃时裂纹以沿晶断裂为主。保载时间的延长,裂纹扩展速率加快,且裂纹扩展速率的温度敏感性增加。     

激光冲击TC17钛合金疲劳裂纹扩展试验

为研究激光冲击强化对钛合金试件疲劳性能的影响,在标准试件的裂纹扩展路径上设计了全强化和间隔强化两种不同的强化方案,研究激光冲击强化对试件疲劳寿命和裂纹稳定扩展时速率的影响规律,利用有限元数值模拟和X射线残余应力测试获得了试件的残余应力场分布状态,并对比分析了试件的断口形貌和微观组织特征。结果表明:相比于未强化试件,激光冲击强化后试件的平均疲劳寿命分别提高了2.14倍和1.90倍,两种不同的冲击强化方法分别降低钛合金试件的裂纹扩展速率24%和15%。间隔强化后试件表面产生-512 MPa的最大残余压应力,裂纹扩展的C′值为-7.3,m值为2.6,而强化间隔区引入最大值为82.4 MPa的残余拉应力,裂纹扩展速率急剧升高,C′值减小至-13.6,m值为8.0。当裂纹扩展到强化区时,扩展速率再次降低,激光冲击强化对TC17钛合金疲劳裂纹扩展有显著的抑制作用。     

激光冲击强化ZCuAl10Fe3Mn2合金的热疲劳裂纹生长行为

为了提高高温构件的热疲劳性能、减少表面裂纹,研究激光冲击对ZCuAl10Fe3Mn2合金硬度、表面形貌、残余应力和热疲劳性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析合金的显微组织和裂纹形貌.结果表明:在4 J脉冲能量下,激光冲击能显著改善合金的热疲劳性能.在热应力和交变应力的作用下,试样缺口附近组织氧...     

激光冲击处理对304不锈钢力学性能的影响

选用不同涂层对304不锈钢板材激光冲击处理,研究了自主研制的硅酸乙脂涂层与几种常用吸收涂层对304不锈钢的硬度和表面残余应力等冲击力学性能的影响.结果表明,在激光冲击过程中,黑漆涂层、铝箔涂层和硅酸乙脂黑漆涂层都能有效提高激光冲击试样的表面硬度,激光连续冲击后,在304不锈钢试件表面能形成1mm厚的硬化层,其表面硬度最大到240HV;随着激光功率密度的增强,其表面硬度逐渐增强;其表面残余应力也随着激光功率密度的增加而逐渐增大.     

激光冲击处理的应用

目前激光焊接技术在制造业中应用非常广泛,其中,激光冲击处理技术是最近几年出现的一种新技术。激光冲击处理是利用高能量密度的激光束诱导产生的高压等离子体冲击工件的表面,使之产生压应力,以提高零部件的疲劳寿命和抗应力腐蚀开裂的能力。概述了激光冲击处理的原理、特性、应用状况及发展前景。     

GH2036高温合金激光冲击强化后的残余应力

采用X射线衍射仪和材料试验机对激光冲击强化GH2036高温铁基合金的残余应力进行了研究.结果表明,激光诱导GH2036高温铁基合金的残余应力值和残余压应力层的深度随激光功率密度的增加而增加.激光强化件形成的残余应力在高温回火后有所松弛,但仍然保持较高的残余应力水平,一次回火后表面残余应力在-170 MPa,二次回火后残余应力仍然保持在-135 MPa.激光冲击强化件的疲劳寿命比未强化件的提高2.36倍以上.     

Effects of laser shock processing on stress corrosion cracking susceptibility of AZ31B magnesium alloy

Laser shock processing (LSP) is a new technique for strengthening metals. The effects of LSP on the stress corrosion cracking (SCC) susceptibility of AZ31B magnesium (Mg) alloy were investigated. Water-immersed specimens of AZ31B magnesium alloy were shocked by Q-switched Nd: glass laser with a wavelength of 1064 nm. A fine-grained structure with an average sub-grain size of 5.8 μm was obtained after four laser impacts. Residual stress distribution as a function of depth was assessed by using X-ray diffraction technology. It was observed that with increasing the number of laser impacts, the compressive residual stress near the surface increased. The depth of the compressive residual stress induced by LSP exceeded 0.8 mm from the surface. SCC test in 1 wt.% NaOH solution showed that LSP retarded the SCC initiation and growth in AZ31B Mg alloy.     

Laser shock processing induced residual compression: Impact on predicted crack growth threshold performance

Design credit is not currently taken for laser shock processing (LSP) induced compressive residual stresses in damage tolerant design. The inclusion of these and other compressive stresses in design practice has the potential to dramatically increase predicted fatigue crack growth threshold performance and damage tolerant design life. In the current effort, Ti-6Al-4V coupons will be subjected to shot peening, glass bead peening, and high intensity laser shock processing. The in-depth residual stresses due to processing will be analyzed and then input into a linear elastic fracture mechanics analysis code to predict fatigue crack growth threshold performance. This analysis establishes both the utility and feasibility of incorporating LSP-induced compressive residual stresses into damage tolerant design practice.     

激光表面熔凝处理对共晶铝硅合金疲劳裂纹扩展的影响

研究了共晶铝硅合金在激光表面熔凝处理后的显微组织变化及激光表面熔凝处理对合金疲劳裂纹扩展的影响.结果表明,激光表面熔凝处理使试验合金的表层微观组织发生显著变化,熔凝层中的初生α-Al枝晶相和共晶Si相均有明显细化,熔凝层的硬度显著提高;在应力比R为0.1和0.5的试验条件下,激光表面熔凝处理能显著提高共晶铝硅合金的疲劳裂纹扩展抗力.     

激光冲击载荷对低合金钢焊件残余应力场的影响

焊接结构的高峰值残余拉应力场会导致焊件整体力学性能下降,提出采用激光冲击处理(Laser Shock Processing,LSP)对低合金钢Q345B焊接结构进行强化,提高其力学性能和抗疲劳性能。数值分析了激光冲击焊缝的过程,并对其进行了试验验证。结果表明:低合金钢Q345B焊件的焊缝部位存在着高峰值的残余拉应力,且分布不均匀,经过激光冲击之后,焊件的力学性能得到明显提高。冲击点区域引入残余压应力,焊缝处的高峰值残余拉应力经过LSP之后转变成残余压应力,且双面冲击引入的残余压应力相对于单面冲击提高了104%。试验结果和模拟结果吻合度良好,为低合金钢Q345B焊件的性能提高提供了新方法。     

Effect of laser shock processing on residual stress and fatigue behavior of 6061-T651 aluminum alloy

Laser shock processing is a very new technique and an emerging modem process that generates compressive stresses much deeper into the surfaces of metals or alloys. A brief parametric study of the effect of laser parameters on fatigue behavior and residual stress state generated in 6061-T651 alloy specimens was summarized. Residual stress of 6061-T651 alloy was analyzed both before and after laser processing with multishocks. The material remains in compressive residual stress of approximate 1 mm in depth which is approximately 10 times deeper than that can be achieved with the conventional technique, and the maximal compressive residual stress at the surface of the sample is about -350MPa. Near the surface, yield strength and hardness are found to be increased by the laser shock. The ratio of fatigue crack initiation life for the laser-shocked to unshocked specimens is found to be 4.9 for specimens. The results clearly show that LSP is an effective surface treatment technique for improving the fatigue performance of aluminum alloys.     

激光表面熔凝处理过共晶Al-Si合金的疲劳裂纹扩展行为

试验研究了Al-20%Si合金在激光表面熔凝处理后的显微组织特征及激光表面熔凝处理对合金疲劳裂纹扩展形为的影响。结果表明,激光表面熔凝处理使试验合金的显微组织得到了明显细化,熔凝层主要由细小的初生Si、-αAl及Al-Si共晶相组成,熔凝层的硬度显著提高;在应力比R为0.1和0.5的试验条件下,激光表面熔凝处理显著提高了试验合金的疲劳裂纹扩展抗力。