航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展行为研究

材料的疲劳寿命由裂纹形成寿命和扩展寿命两部分组成。针对航空发动机涡轮盘用GH4133B合金,进行室温下不同应力比的疲劳裂纹扩展试验,测试疲劳裂纹扩展门槛值。Paris公式回归分析结果表明,裂纹扩展速率随应力强度因子和应力比的增大而增大,含门槛值的修正Paris公式能精确描述疲劳裂纹扩展行为。利用光学显微镜在线观测裂纹扩展路径,并利用扫描电镜考察试样断口微观形貌。结果发现,随应力强度因子增大,裂纹扩展路径由平直变得曲折。在疲劳裂纹萌生区、稳定扩展区和快速扩展区,断裂表面依次呈现为解理断裂、疲劳条带和沿晶韧窝混合断裂模式。基于断口反推理论反推载荷和裂纹扩展方程,结果表明,利用反推方程预测疲劳裂纹的扩展,可有效防范疲劳断裂的发生。     

热压Si3N4/MoSi2复合材料的强韧化效果与机制

通过显微组织观察和力学性能测试,对亚微米Si3N4颗粒强韧化MoSi2的效果及其作用机制进行了初步研究和探讨.结果表明:复合材料中的Si3N4颗粒在基体的间层作用,可抑制MoSi2晶粒长大;断口呈现晶粒细小、裂纹扩展曲折和沿晶与穿晶混合型断裂等特征;Si3N4颗粒通过弥散强化和细化晶粒使复合材料强度提高,室温断裂韧度达到8.2 MPa·m1/2,通过晶粒细化、裂纹偏转和分支、微裂纹形成等机制的综合作用使复合材料增韧.     

三环减速器环板断裂力学分析

用断裂力学方法分析了三环减速器环板的疲劳寿命。应力强度因子幅作为疲劳裂纹扩展的主要参量，利用断裂准则判断裂纹是否失稳扩展，并由裂纹扩展方程估算了减速器环板的疲劳寿命。     

运行条件对不锈钢点焊疲劳性能影响及开裂分析

以不锈钢车体底架电阻点焊接头为对象,研究了温度（-40℃、室温和70 ℃）、应力比（0.1、0.5）以及3.5%NaCl腐蚀介质对接头疲劳寿命的影响;借助电子背散射衍射（EBSD）技术、扫描电镜（SEM）、仪表球压痕系统(IBIS)和拉伸剪切试验,对晶粒取向、残余应力分布、疲劳断口形貌和力学性能进行分析。结果表明：低温条件下材料强度的提高可获得更好的疲劳性能,70 ℃条件下塑性性能的改善可使高周疲劳性能更优;应力比为0.1时的疲劳性能优于应力比为0.5时的疲劳性能;腐蚀介质和拉应力促使应力腐蚀开裂和裂纹尖端的阳极区快速溶解,加速裂纹的萌生和扩展,显著缩短了点焊接头的疲劳寿命;疲劳裂纹在界面应力集中尖角处形核,沿熔核软化区长大,逐渐向表面扩张,直至断裂失效。     

原位SiC颗粒对SiCP/MoSi2室温断裂韧度的影响

以钼、硅、碳粉末为原料,采用湿法混合和原位反应热压一次复合工艺制备了MoSi2以及含不同体积分数原位SiC颗粒的SiCP/MoSi2复合材料,并研究了原位SiC颗粒对该材料室温断裂韧度的影响.结果表明:复合后的SiCP/MoSi2室温断裂韧度大幅度提高,原位SiC颗粒可以细化MoSi2基体晶粒,减少和消除脆性的SiO2玻璃相,并阻碍SiCP/MoSi2复合材料断裂时的裂纹扩展而造成裂纹的偏转和桥接.     

铝硅钛合金疲劳裂纹扩展行为研究

以电解铝硅钛中间合金为主要原料，熔炼与ZL101A合金成分基本相同的合金AST101，对比研究了AST101和ZL101A合金的疲劳裂纹扩展行为。在应力比R=0.1和0.5的试验条件下，AST101合金的抗疲劳裂纹扩展能力不如ZL101合金。金相分析表明，AST101合金的铁含量较高，在合金中形成了脆性针状富铁相，该相自身的断裂和与基体的脱粘促进了合金疲劳裂纹的扩展，此外，AST101合金的微观组织特性影响了疲劳裂纹的闭合程度，也降低了合金的抗疲劳裂纹扩展能力。     

Si_3N_(4p)-SiC_w/MoSi_2复合材料的强韧化效果与机制

通过显微组织观察和力学性能测试,对SiC晶须和Si3N4颗粒复合强韧化MoSi2的效果及其作用机制进行了初步研究和探讨。结果表明:复合材料中的SiC晶须和Si3N4颗粒的加入可大幅提高其抗弯强度、断裂韧度和维氏硬度;弥散强化和细晶强化是复合材料强度提高的主要机制,抗弯强度达到427 MPa;通过晶粒细化、裂纹偏转和分叉等机制的综合作用使复合材料增韧,室温断裂韧度达到10.4 MPa.m1/2。     

β相锻造加工工艺中固溶温度对Ti6242合金保载疲劳性能的影响

对Ti6242钛合金进行不同固溶温度(960,980℃)下的β相锻造加工,研究了不同固溶温度下合金的显微组织和拉伸性能,以及高峰值应力下的低周疲劳与保载疲劳性能。结果表明：不同固溶温度下β相锻造后Ti6242合金组织相似,均由网篮组织、晶内α相片层组织和羽毛状α相集束组织组成,960℃固溶温度下羽毛状α相集束多于980℃固溶温度下。与960℃固溶温度下β相锻造后相比,980℃固溶温度下β相区锻造后合金的强度较高,断后伸长率略低,低周疲劳寿命明显较低,保载疲劳敏感系数较低;980℃固溶温度下合金的保载疲劳寿命约为960℃固溶温度下的1.3倍。不同固溶温度下β相锻造后低周疲劳断口的疲劳特征明显,均由疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,而保载疲劳断口均由韧窝和疲劳条带组成,呈现出一种以蠕变断裂为主、疲劳断裂为辅的断裂模式。     

高速工具钢的超长寿命S-N曲线特征和内部裂纹萌生行为

为了研究高速工具钢超长寿命S-N曲线特征和内部裂纹萌生行为,使用沙漏形状试样在室温空气环境下进行旋转弯曲的疲劳试验。结果表明,材料的S-N曲线均由表面裂纹萌生型和内部裂纹萌生型组成。表面裂纹萌生型的S-N曲线位于高应力幅短寿命区,内部裂纹萌生型的S-N曲线位于低应力幅长寿命区。前者的S-N曲线向后者的转移几乎是连续的,回火温度对疲劳强度和寿命没有明显的影响。分别使用扫描电子显微镜、扫描探针显微镜和电子探针X射线微区分析仪对内部裂纹萌生位置和材料组织进行对比观察,在萌生内部裂纹的夹杂物周围存在一个颗粒区域,该区域内凸起的颗粒是组织中的球形碳化物。颗粒区是在内部裂纹扩展的应力强度因子门槛值范围以下形成的,对超长寿命疲劳起着重要的作用。     

氧化物/尼龙1010复合材料滚动疲劳行为研究

以我国自主研制的尼龙1010为基体，氧化铁（Fe3O4）和氧化铜（CuO）为增强剂，进行氧化物／尼龙复合材料的滚动疲劳实验，研究氧化物／尼龙复合材料的滚动疲劳机制。通过实验发现周期性应力导致在材料临界深处形成显微裂纹和显微空穴成核，裂纹扩展导致形成片晶形磨屑，显微裂纹和显微空穴成核是剥层磨损的主要因素。氧化物颗粒割裂了尼龙1010的基体，在接触应力和摩擦热的复合作用下，表面金属氧化物颗粒由于复合材料表面界面疲劳开裂而剥落，形成表面疲劳。30％CuO／尼龙1010复合材料的抗滚动疲劳磨损性能最好，疲劳磨损量只有尼龙的70％左右；10％Fe3O4／尼龙1010复合材料耐磨性能最差，滚动疲劳磨损量是尼龙的2．4倍。     

SiCp／Al复合材料的断裂行为

用扫描电子显微镜观察了SiCp/Al复合材料的拉伸断口形貌,其断口以韧窝为主,有少量沿晶断特征,对该复合材料的断裂机理进行了分析讨论,SiCp颗粒断裂和SiCp颗粒与基体界面脱粘是微裂纹萌生的主要原因,提出了控制微裂纹,提高复合材料断裂性能的途径。     

SOLIDIFICATION PROCESSING AND FRACTURE MORPHOLOGY OF SiCp/ZL108 COMPOSITE

ＳＯＬＩＤＩＦＩＣＡＴＩＯＮＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧＡＮＤＦＲＡＣＴＵＲＥＭＯＲＰＨＯＬＯＧＹＯＦＳｉＣｐ／ＺＬ１０８ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ①ＺｈａｏＹｕｔａｏＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡｂｓｔｒａｃｔＴｈ...     

Fabrication and characterization of 7075 Al alloy reinforced with SiC particulates

7075 aluminum (Al) alloy as matrix and silicon carbide (SiC) as reinforcement has been identified since it has potential applications in aircraft and space industries because of lower weight to strength ratio, high wear resistance and creep resistance. Thorough investigations about the microstructure and characterization of Al alloy/SiC composite are needed so that metal matrix composites (MMCs) fabricated for aircraft and space industries are defect free and have sound microstructure. Objective of this research work are the fabrication and microstructural investigations of AA7075–SiCp MMCs. 7075 Al alloy is reinforced with 10 and 15 wt.% SiCp of size 20–40 μm by stir casting process. The resulting as-cast composite structures are analyzed using scanning electron microscopy, X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis, and electron probe microscopic analysis (EPMA). SiCp distribution and interaction with 7075 Al alloy matrix is studied. The 7075 Al alloy–SiCp composite microstructure showed excellent SiCp distribution into 7075 Al alloy matrix. In addition to this, no evidence of secondary chemical reactions is observed in XRD and EPMA analysis. Decomposition step in derivative thermogravimetric curve is seen at temperature of 1,257, 1,210, and 1,256 °C for 7075 Al alloy, AA7075/10 wt.%/SiCp (20–40 μm) and AA7075/15 wt.%/SiCp (20–40 μm) composites, respectively. So, these composites can be successfully used for applications where temperature does not exceed beyond 1,250 °C.     

SiC颗粒增强铝基复合材料的制备及性能

利用粉末冶金法制备出了SiC颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al),研究了SiC颗粒添加量对复合材料布氏硬度、抗拉强度及显微结构的影响。结果表明:SiC颗粒在基体材料中分布均匀,界面清晰;SiCp/Al复合材料的硬度与抗拉强度随SiC颗粒含量的增加先升高后降低,在SiC颗粒添加量为7 Wt%时,硬度与抗拉强度达到最大值,分别为89.4HBS与311MPa。     

Si_3N_4/SiC(N)纳米复相陶瓷的制备与性能研究

采用极性分散剂和超声分散技术 ,在微米Si3 N4基体中加入SiC纳米颗粒 ,用真空热压烧结法制备出Si3 N4/SiC(N)纳米复相陶瓷。研究结果表明 :加入SiC纳米颗粒可显著降低烧结温度 ,阻止 β Si3 N4晶粒的过度生长 ,细化晶粒组织 ,提高复合陶瓷材料的致密度和机械性能 ;含 15wt%SiC纳米颗粒的复相陶瓷具有最佳断裂韧度和较高抗弯强度 ,可作为高速切削刀具和模具的候选材料。     

SiCp/Al复合材料的加工表面质量研究进展

SiC颗粒增强Al基(SiCp/Al)复合材料由于具有优良的综合性能,在同类复合材料中有较大优势,因而在许多对材料具有较高要求的行业中得到了广泛应用,并体现出相应的使用价值。但是,增强相颗粒的加入导致SiCp/Al复合材料加工性能降低。本文结合不同加工技术,并从切削参数、刀具条件和增强颗粒特征等角度综述了国内外学者对SiCp/Al复合材料加工表面质量的研究状况,并对其影响因素进行了详细的论述。     

快速凝固结合粉末冶金法制备SiC_p/AZ91复合材料的组织及性能

用快速凝固结合粉末冶金法制备了SiC颗粒增强镁合金基复合材料(SiCp/AZ91)棒材,研究了SiC颗粒含量对复合材料室温力学性能及显微组织的影响.结果表明:制备的复合材料棒材中SiC颗粒在基体中分布均匀,但仍存在局部颗粒团聚现象;随SiC颗粒含量的增加,复合材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率均逐渐降低;热挤压过程中,镁、SiC和SiO2之间发生了界面反应,在界面生成Mg2Si等脆性相,影响了复合材料的界面性能.     

SiC颗粒对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响

采用粉末冶金法制备了AZ91镁合金和SiC颗粒增强的镁基复合材料,SiC的粒度分别为18 μm和8μm,经热压烧结后制得试样.通过扫描电子显微镜观察分析基体和增强体的微观组织形貌,并将制备出的材料分别放入MMW-1型摩擦磨损试验机上,研究SiC的粒度对镁基复合材料摩擦磨损性能的影响.实验结果表明:SiC颗粒的加入能有效...     

挤压铸造SiCp/2A50铝基复合材料的组织和力学性能研究

研究了在常规铸造工艺下使用挤压铸造方法制备SiC颗粒增强2A50的复合材料,分析了复合材料及增强相的微观组织,检测复合材料的室温力学性能,并探讨复合材料中SiC的强韧化机理以及SiC颗粒体积分数对力学性能的影响。研究表明,使用挤压铸造工艺制备的材料力学性能明显高于铝合金基体;SiCp/2A50复合材料力学性能的提高是位错强化、界面强化和时效强化等机制共同作用的结果;SiCp颗粒的体积分数应控制在20%左右,才能提高复合材料的力学性能。