变形镁合金AZ80的腐蚀疲劳机理

根据挤压镁合金AZ80人工时效热处理(T5-177℃,16 h)前后分别在空气和NaCl介质中的疲劳寿命,研究了变形镁合金的腐蚀疲劳机理以及β相在腐蚀疲劳中的作用.结果表明:时效可导致AZ80组织β相体积分数增加、拉伸强度和硬度提高,可明显地提高在低应力水平下的腐蚀疲劳寿命.在空气中,疲劳裂纹萌生于表层和亚表面中的夹杂物;而在腐蚀介质中,腐蚀疲劳微裂纹萌生于试样表面的腐蚀坑,点蚀坑萌生于与β相相邻的α相.疲劳断口可见河流花样、二次裂纹、韧窝,具有解理特征.阳极溶解是挤压镁合金AZ80的腐蚀疲劳机制.     

ZTA15铸造钛合金高周疲劳性能研究

目的 研究ZTA15铸造钛合金的高周疲劳性能及其疲劳断裂微观机理。方法 测试ZTA15铸造钛合金的室温轴向拉伸高周疲劳性能,并对合金的金相组织和断口形貌进行观察与分析。结果 随着应力比的提高,ZTA15铸造钛合金的疲劳强度相应提高,疲劳寿命也相应延长。应力比为?1、0.06、0.5时,相应ZTA15铸造钛合金的中值疲劳强度分别为341.5、512.5、643 MPa。疲劳断口形貌显示,疲劳裂纹多萌生于试棒的表面和次表面,裂纹萌生区呈类解理断裂特征。裂纹扩展区可以观察到明显的疲劳辉纹、扩展台阶和二次裂纹等典型特征。结论 疲劳失效机理和疲劳性能差异与合金的显微组织有一定的关系。应力比对疲劳性能的影响主要作用于疲劳裂纹的萌生和扩展阶段。     

Ti60钛合金室温保载疲劳性能及断裂行为

研究高峰值应力条件下Ti60钛合金双态组织和片层组织的低周疲劳与保载疲劳性能,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析Ti60钛合金的显微组织与疲劳断裂行为。结果表明:显微组织对低周疲劳性能影响不大,但显著影响保载疲劳性能,双态组织保载疲劳敏感性大于片层组织;保载情况下,疲劳寿命显著下降;随峰值应力的提高,疲劳寿命下降,保载疲劳敏感性增加;相同循环周次内,保载疲劳塑性应变累积大于低周疲劳,双态组织的塑性应变累积大于片层组织;低周疲劳裂纹萌生于试样表面,为单裂纹源,而保载疲劳裂纹为内部多源萌生;断口表面均存在准解理小平面,双态组织断口准解理小平面密度大于片层组织。     

TNM-Ti Al合金室温高周疲劳性能研究

采用升降法与成组法对TNM-TiAl合金试样进行了应力比R=-1的室温拉压疲劳和R=0.1的室温拉伸疲劳试验，得到TNM-TiAl合金的P-S-N曲线，并对断口进行了分析。结果表明:TNM-TiAl合金对应力十分敏感，R=-1和R=0.1时的曲线整体呈较为平直的斜线，R=-1时的疲劳极限为414.7 MPa,R=0.1时的疲劳极限为285.6 MPa。R=0.1的S-N曲线远低于R=-1的S-N曲线;R=-1时，应力幅与疲劳寿命的关系满足Basquin方程。疲劳试件宏观断口较为粗糙，静态拉伸宏观断口平整，两者差异较大。拉伸断口整体分为裂纹萌生区与扩展区，其中起裂源均位于试样表面或板状试件的边角棱线处，起裂源区域包括γ相的解理断裂面、片层团的沿层解理面以及β₀相平整的穿晶断裂平面等特征。疲劳断口整体分为裂纹萌生区、扩展区与瞬断区，其中裂纹萌生区分为表面沿层起裂和γ相起裂。TNM-TiAl合金的疲劳断裂为脆性断裂，主要体现在扩展区上大量的片层团穿层断裂、扭折撕裂、γ相解理断裂和β₀相穿晶断裂。同寿命量级下，R=-1的断口与R=0.1的断口断裂类型...     

Tc11钛合金盘的显微组织断裂形态及断裂韧性间的关系

经常规锻造、近β锻造和β锻造的Tell(Ti—6.5Al—3.5Mo—1.5Zr—0.3Si)钛合金盘获不同的显微组织,对应了不同的断裂韧性。在常规锻造的等轴组织中,虽然可以观察到穿过等轴α相的二次裂纹,但裂纹扩展路径平直,分枝少,断裂表面光滑平整,因而断裂韧性低。近β锻造得到双态组织,由于等轴α相含量的减少,魏氏α相比例增多和形态的改变,二次裂纹增加,断裂韧性显著提高。在β锻造的网篮组织中,α条上的疲劳条带和二次裂纹明显增加,裂纹扩展路径曲折,分枝多,故断裂韧性最高。可见,显微组织影响盘件断裂韧性的主要因素在于,裂纹扩展过程中产生的裂纹分枝、疲劳条纹和二次裂纹的密度以及裂纹扩展路径的曲折程度。     

TA15钛合金的高周疲劳性能和断裂特征

研究了双态组织的TA15钛合金的高周疲劳性能和疲劳断裂特征,结果表明,β转变组织中次生α相的数量和形态对疲劳性能有显著影响,次生相α相的球化显著降低了合金抗裂纹扩展的能力,而大量的片状次生α相则通过造成疲劳裂纹的分枝有效地降低了疲劳裂纹的扩展速度,提高了疲劳极限.     

发动机用灰铸铁的低周疲劳行为

研究了发动机缸体用灰铸铁材料在室温、150℃和250℃下的低周疲劳行为。根据对拉伸应力-应变、循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据的分析,给出了疲劳参数。结果表明:在高温下灰铸铁的弹性模量、强度降低,延伸率增大;循环应力响应表明,在较小的应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂,而在高温和较大应变幅下几乎没有硬化阶段,循环软化至断裂;其室温疲劳寿命最长,150℃最短,250℃居中。微观分析结果表明:疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端、夹杂物及孔洞处,沿石墨扩展,夹杂物导致分支裂纹及裂纹偏转,延缓裂纹的扩展;灰铸铁的疲劳断裂方式为沿晶和准解理断裂的复合机制,存在扇形解理面和二次裂纹,解理台阶上观察到疲劳条带和韧窝。     

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。     

1240MPa级Ti-38644高锁螺栓的拉伸疲劳增寿机理

用扫描电镜和能谱观测分析Ti-38644高强钛合金高锁螺栓的拉伸疲劳断口,揭示了高锁螺栓的疲劳裂纹萌生和扩展的微观特征和疲劳增寿机理。结果表明,Ti-38644高强钛合金高锁螺栓的疲劳断口包括疲劳裂纹萌生区、扩展区和瞬断区:疲劳裂纹从螺栓头下圆角滚压薄弱部位表面萌生,随后在基体中呈放射性扩展;进入扩展区后裂纹的尺寸由微观扩展至宏观,以疲劳条带扩展机制为主,同时也存在解理断裂。头下圆角处的变形层对Ti-38644高锁螺栓的疲劳寿命有显著的影响,变形层使Ti-38644钛合金高锁螺栓的疲劳寿命明显提高。通过微观组织与疲劳寿命的对比,探讨了Ti-38644钛合金高锁螺栓疲劳强化的作用机理。     

Ti60合金近β锻造后微观断口形貌研究

采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察了Ti60合金近β锻造后的显微组织和室温拉伸试样、热稳定试样的断口形貌并确定断裂方式。结果表明:Ti60合金采用近β锻造,获得三态组织;室温拉伸试样断口裂纹源起源于试样中心,断面凹凸不平,既有韧窝形貌又有解理断裂特征,为混合型断口;热稳定试样断口裂纹源位于试样边缘,断口表面平整,为典型的解理断裂特征;试样经热暴露后,强度变化不大,塑性明显降低。     

再结晶对DD6单晶高温合金轴向高周疲劳性能的影响

为了研究再结晶对二代单晶高温合金DD6高周疲劳性能的影响,对标准热处理的DD6合金进行表面吹砂处理,然后分别在1120℃和1315℃保温4h,以获得不同类型的再结晶组织。在疲劳试验机上分别测试了光滑和含再结晶的DD6合金试样在1070℃的轴向高周疲劳寿命。采用SEM观察DD6合金再结晶组织及疲劳断口。结果表明:胞状再结晶和等轴再结晶降低了DD6合金的轴向高周疲劳性能,胞状再结晶作用小于等轴再结晶;含再结晶的DD6合金试样的轴向高周疲劳断裂机制为类解理断裂和枝晶间的局部韧窝断裂共存的混合断裂;再结晶使DD6合金试样变为多源疲劳断裂。高温条件下,再结晶晶界的存在加快合金试样的氧化损伤,显著缩短早期疲劳裂纹的萌生和扩展时间,降低合金的轴向高周疲劳性能。     

显微组织对Ti-6Al-4V ELI合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织对疲劳裂纹扩展速率的影响.用金相显微镜对不同热处理制度下该合金α和β转变组织的变化进行了观察分析.采用MTS-810低周疲劳试验机测试合金的裂纹扩展速率.通过Origin 6.0软件对数据进行处理并绘制裂纹扩展速率(△a/△N)与应力强度因子幅△K的关系曲线.结果表明:在Pairs区范围内,疲劳裂纹扩展速率对双态组织中初生α相含量的多少不敏感,而在近门槛区和快速扩展区,裂纹扩展速率对组织比较敏感;在本实验研究的条件下,细针编织状魏氏组织的da/dN<平直状片层组织的da/dN<双态组织的da/dN.     

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。     

亚稳态奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂

研究了亚稳态奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂。试验结果指出:(1)裂纹尖端塑性区中的塑性形变会导致γ-α′相转变,所以应力腐蚀断日表面层主要为α′体;(2)这类亚稳态奥氏体不锈钢的SCC,实质上是α′体的类解理断裂,裂纹的扩展和断裂过程为: 塑性形变 阳极溶解 γ(fcc)——→α′(bcc)——→类解理断裂     

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.     

TC4-DT钛合金疲劳裂纹扩展的微观机制

通过断口分析讨论了TC4-DT钛合金裂纹扩展的微观机制。从微裂纹的形成,疲劳裂纹初期、近门槛区以及稳态区的扩展,分析了不同组织形态的TC4-DT钛合金对应的裂纹扩展微观机制。分析结果表明,对于片层组织,循环载荷的作用导致断裂表面粗糙及塑性变形过程中相界面产生位错塞积而诱使裂纹萌生。等轴组织变形过程中晶粒产生的断裂表面成为裂纹的萌生源。在近门槛区,等轴组织变形过程中位错累积将导致沿晶界的开裂,从而加速裂纹扩展;双片层组织由于次生α相的尺寸效应会加速裂纹扩展。在稳态扩展区,断口表面由第Ⅰ阶段的锯齿状断裂模式过渡到辉纹断裂模式,表现为塑性条带断裂机制。     

两种组织TC11钛合金薄板弯曲疲劳性能的研究

本研究选取了具有（α＋β）等轴组织和α／β粗片层组织的TCll钛合金作为研究对象,采用研究了TCll合金薄板样品在恒总应变幅控制下的弯曲疲劳性能及其损伤行为,通过对疲劳开裂路径和断裂的观察与表征,探讨了疲劳损伤与组织结构间的关系。研究发现,恒总应变幅控制下的等轴组织TCll钛合金薄板的弯曲疲劳性能明显的高于粗片层组织合金。等轴组织合金的疲劳裂纹沿α相中的滑移带萌生并扩展,片层组织样品疲劳裂纹沿着α相或与片层垂直的方向扩展。     

超声载荷下TC4钛合金的疲劳寿命分析

通过计算裂纹尖端应力强度因子及疲劳裂纹扩展速率da/d N,由C.Paris模型推导出安全寿命Nf,由Bathias公式计算"哑铃"状钛合金试样的裂纹扩展寿命。通过理论计算和有限元分析超声疲劳"哑铃"状试样,得出应力最大位置。利用有限元仿真和实验数据分析TC4钛合金疲劳寿命。在20 k Hz的超声疲劳试验中,试样的断口位置表明:TC4钛合金材料内部缺陷是试样萌生裂纹使断裂位置偏离最大应力处的主要原因。并得出疲劳裂纹萌生阶段寿命决定"哑铃"状试样的疲劳寿命。     

某液压系统大型弹簧断裂原因

某液压系统使用的大型圆柱螺旋压缩弹簧在运行20万次后发生断裂,采用断口形貌、显微组织观察,化学成分、硬度测试等方法对弹簧的断裂原因进行了分析。结果表明:弹簧的断裂为低周疲劳断裂,裂纹源区位于弹簧钢丝近表面位置的大尺寸夹杂物处;夹杂物的存在降低了弹簧钢内部的连续性,弹簧钢受到拉应力和扭转作用力时萌生裂纹,在后续服役过程中裂纹扩展,最终断裂;弹簧喷丸处理形成的硬化层深度不够,不足以抵消弹簧钢丝表面脱碳层对疲劳寿命的不利影响,导致疲劳寿命降低。     

6005 A-T5铝合金搅拌摩擦焊接头组织与疲劳性能

本工作借助金相(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、硬度和高周疲劳试验,研究不同焊接参数对6005A-T5铝合金搅拌摩擦焊(FSW)接头的显微组织与疲劳性能的影响.结果表明,焊接过程中焊核区(NZ)发生了动态再结晶,形成了尺寸细小的等轴晶粒,合金中的沉淀相发生回溶,NZ只存在尺寸细小、分布离散的GP区.热影响区(HAZ)晶粒形态和尺寸与母材基本相似,存在两种形态的沉淀相(β'相和Q'相).搅拌头转速越大或焊接速度越小,均会提高相应的焊接热输入,过高的焊接热输入会降低FSW接头在107循环周次下的疲劳强度.疲劳裂纹均在试样表面萌生,疲劳裂纹扩展初期为沿晶扩展,然后逐渐转变为穿晶扩展,断口形貌呈现解理断裂,最终失稳断裂转变为韧性断裂.