双金属层合板垂直界面裂纹疲劳的扩展过程

采用四点弯曲加载方式进行奥氏体不锈钢／低碳锅炉钢双金属层合板垂直界面裂纹的疲劳扩展实验，研究了组元强度配合、爆炸焊接影响的区域性能（晶粒大小、形变强化、界面脱粘、独立塑性区等）对裂纹扩展行为的影响，以及垂直界面裂纹疲劳扩展的不同过程及其所对应的扩展机制．结果表明：由于强度错配，裂纹起始于高强度材料一倜时其疲劳扩展速率提高，而起始于低强度材料一倜时其疲劳扩展速率降低；当裂纹尖端接近界面时，界面区域的存在对上述两种情况下疲劳裂纹的扩展均起到了一定的屏蔽减速作用．     

铝合金-钢爆炸焊接装药量与界面性能的关系(英文)

通过设计不同的爆炸焊接工艺参数爆炸复合了铝合金-钢爆炸复合板,并对复合板的界面性能进行了显微分析和力学性能测试,探讨了爆炸焊接装药量对复合板界面性能的影响。结果表明:在铝合金-钢复合板的的结合界面产生了一层金属间化合物并且在化合物中产生了许多微裂纹。随着装药量的增加,界面化合物的厚度略有增加,其上微裂纹的的数量也有所增加。复合界面的剪切强度随着装药量的增加而有所降低。界面化合物对复合板强度产生不利影响,铝合金-钢爆炸焊接时应尽量采用小药量。     

原位研究胶接修补固化温度对LY12CZ铝合金疲劳裂纹扩展门槛值的影响

通过带加温系统的扫描电镜原位观测技术研究了胶接修补固化温度对LY12CZ铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:高温使得LY12CZ铝合金中萌生孔洞并聚集长大,从而易于萌生短裂纹,产生沿晶破裂趋势,降低材料的疲劳性能;LY12CZ铝合金疲劳裂纹扩展门槛值随着温度的升高逐步降低,且在温度撤除后,疲劳裂纹扩展门槛值并未恢复到常温状态下的门槛值,因此胶接修补过程中需要严格控制胶黏剂的固化温度,以减小其对基体材料疲劳性能的影响。     

缺口状态对SiC/LY12复合材料短裂纹疲劳行为的影响

研究了峰值时效状态下SiC/LY12复合材料及LY12铝合金不同缺口状态下的短裂纹扩展行为,结果表明:在尖缺口及钝缺口状态下,短裂纹扩展均表现出“马鞍”型特征;尖缺口下,SiC不利于材料疲劳性能,钝缺口下,Sic有利于材料疲劳性能;用闭合效应和缺口根部塑性区大小解释了缺口状态对短裂纹扩展的影响.     

LY12—CZ和LC4—CS铝合金在多种环境中的腐蚀疲劳裂纹扩展

文中对两种常用铝合金LY12—CZ和LC4—CS在各种环境中的疲劳裂纹扩展速率与实验室空气中的数据进行了比较,揭示了不同的腐蚀环境对疲劳裂纹扩展速率的影响。腐蚀环境的参加使两种铝合金的裂纹扩展速率明显加快,其影响的严重程度由重到轻依次为:盐水,盐雾,盐雾+SO_2,潮湿空气。LC4—CS合金比LY12—CZ合金对环境因素表现更为敏感,其疲劳裂纹扩展抗力在腐蚀环境中的降低更为显著。     

NiCoCrAIY和NiCr粘接层抗热震性能的对比

为了提高GH907合金的抗高温和抗热腐蚀性能,利用低压等离子喷涂技术在其表面制备了NiCoCrAlY 粘接层和NiCr粘接层,并对2种粘接层的抗热震性能进行了研究.结果表明,NiCoCrAIY粘接层和NiCr粘接层经过10次热震后,表面都有裂纹产生,且NiCoCrAlY粘接层的裂纹较NiCr粘接层的粗大;在横截面上NiCr粘接层只有沿喷涂颗粒断裂的垂直裂纹,而NiCoCrAlY粘接层不仅有垂直裂纹,还存在沿界面扩展的横向裂纹;NiCr粘接层的抗热震性能相比NiCoCrAlY粘接层的更好一些.     

爆炸复合321/Q370qD双金属板对接接头的疲劳性能

采用轴向脉动拉伸疲劳试验,研究了爆炸复合321/Q370qD双金属板对接接头的疲劳性能。通过数理统计计算,获得了50%及97.7%两个置信度下试验材料的S—N曲线方程及据此确定的疲劳强度(2×10~6次),两个置信度下的疲劳强度均高于设计指标。对疲劳试样断口进行了观察,结果显示:疲劳裂纹大都起始于复合板对接接头的基层,个别起始于复层;裂纹稳定扩展区具有明显的疲劳辉纹,瞬断区具有典型的韧窝特征。断裂力学分析表明:疲劳裂纹起始于复合板不同组分的驱动力与复合板对接接头不同组分的循环屈服强度和弹性模量的乘积有关。     

拉-压循环加载下铝合金疲劳裂纹扩展的压载荷效应研究

应用弹塑性有限元方法与增量塑性损伤理论指出疲劳裂纹扩展的压载荷效应是裂纹尖端塑性损伤的结果, 建立了在拉-压循环加载下铝合金疲劳裂纹扩展速率的双参数预报模型, 对LY12-M 高强铝合金MT 试件在应力比R=0、-0.5、-1、-2 进行了疲劳裂纹扩展实验。结果表明:当最大应力强度因子K_max相同时, 恒幅拉压加载(应力比R<0)的疲劳裂纹扩展速率明显高于恒幅拉拉加载(应力比R=0)的情况, 拉-压循环载荷的压载荷部分对疲劳裂纹扩展速率具有促进作用。该文得出的LY12-M 铝合金在拉-压循环加载下的疲劳裂纹扩展速率预报模型与实验结果符合较好。     

爆炸复合钢板疲劳裂纹的增长行为

通过在不变的应力强度因子范围内进行疲劳裂纹增长试验及通过对疲劳裂纹增长进行有限元弹-塑性分析,研究了爆炸复合钢板疲劳裂纹的增长行为。探讨了初始残余应力、硬化层和每一原始材料的屈服点对裂纹传播的影响。由有复合界面、接近界面的硬化层和残余应力的爆炸复合材料的检验得出如下结论:疲劳裂纹增长速率与应力强度因子范围无关,但与裂纹尖端应变范围的最大值紧密相关。     

表面再结晶对定向凝固DZ4合金疲劳行为的影响

对表面通过喷丸预变形后的定向凝固DZ4板材试样进行1220℃/4h的热处理,以在板材试样表面形成再结晶层.在760℃下进行疲劳试验,以研究表面再结晶层对定向凝固DZ4合金板材的疲劳性能的影响.结果表明,表面有再结晶层的定向凝固DZ4板材试样的疲劳性能大大降低,且疲劳寿命随着再结晶层深度的增大而降低;断口观察表明,疲劳裂纹均起源于表面的再结晶区或其与基体的界面.通过有限元模拟对含再结晶区的板材试样的损伤演化行为进行模拟,结果表明再结晶区的存在改变了试样表面的应力场分布,再结晶区与基体的界面上的应力最大,裂纹一般从此处萌生,并向表面和基体扩展.     

奥氏体不锈钢－钢爆炸复合板微观组织的特性及热处理后的变化

以３０４／２０ｇ、３１６Ｌ／３Ｃ两种爆炸复合板为例，观察和分析了奥氏体不锈钢－钢爆炸复合板结合区的形态、复合界面及其两侧基体的微观组织及化学成份的变化。结果表明，其复合界面呈准正弦波状结合特征，是由直接结合区和游涡区交替连续排列而成的。不但有足够的变形能力，而且有一定的阻止裂纹扩展能力。     

奥氏体不锈钢－钢爆炸复合板微观组织的特性及热处理后的变化

以３０４／２０ｇ、３１６Ｌ／３Ｃ两种爆炸复合板为例，观察和分析了奥氏体不锈钢－钢爆炸复合板结合区的形态、复合界面及其两侧基体的微观组织及化学成份的变化。结果表明，其复合界面呈准正弦波状结合特征，是由直接结合区和游涡区交替连续排列而成的。不但有足够的变形能力，而且有一定的阻止裂纹扩展能力。     

多层Al-Ti复合板爆炸焊接实验研究

简要介绍了爆炸焊接生成多层复合板的机理及界面构型。以爆炸焊接生成轻质、高强Al Ti多层复合板为例,对爆炸焊接的实验装置、利用光学显微镜、显微硬度计和拉伸试验检验所生成的复合板的性能进行了详细论述。实验结果表明,焊接的多层复合板中各层都有硬化效果,钛层比较明显,并且新材料的强度和重量比与纯钛板较为接近。     

多层Al-Ti复合板爆炸焊接实验研究

简要介绍了爆炸焊接生成多层复合板的机理及界面构型。以爆炸焊接生成轻质、高强Al Ti多层复合板为例,对爆炸焊接的实验装置、利用光学显微镜、显微硬度计和拉伸试验检验所生成的复合板的性能进行了详细论述。实验结果表明,焊接的多层复合板中各层都有硬化效果,钛层比较明显,并且新材料的强度和重量比与纯钛板较为接近。     

T2纯铜/2024铝合金爆炸焊接接头界面结构及性能

为研究铜铝异种金属爆炸焊接头界面形成机理,采用爆炸焊对T2纯铜和2024铝合金进行了焊接.通过光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射、万能材料试验机和纳米压痕仪,对T2/2024复合板结合界面的显微组织、成分分布和力学性能进行了测试分析.结果表明:T2/2024合金爆炸复合板结合界面呈波状结合,结合界面主要由平直界面、波状界面和局部熔化层界面构成;靠近结合界面处,基体金属发生塑性变形,晶粒细化;反应层主要成分为AlCu和Al_2Cu的混合物.复合板拉剪试验表明,T2/2024合金爆炸复合板平均结合强度为67 MPa,纳米压痕测试反应层平均硬度可达8 GPa.     

复合材料胶接修补航空铝合金的疲劳性能与损伤监测实验研究

针对航空铝合金在疲劳载荷作用下易发生疲劳裂纹快速扩展引起突发断裂破坏的问题,采用碳纤维复合材料来胶接修补受损航空铝合金,以提高其疲劳性能。同时,使用红外热成像技术结合数字图像处理,对复合材料与铝合金界面脱粘进行在线监测,尝试建立脱粘缺陷发展与疲劳裂纹扩展之间的关系。进行无修补和有修补受损铝合金试件的疲劳实验对比研究,结果表明:复合材料胶接修补铝合金试件的疲劳寿命比未修补试件提高60%,从实验曲线走势和破坏形态看,可认为复合材料的疲劳性能优于复合材料/铝合金界面的疲劳性能,而界面的疲劳性能优于铝合金的疲劳性能,脱粘缺陷的像素增加与金属的裂纹长度延伸规律一致、高度相关,可以为后续疲劳裂纹扩展监测提供参考。     

炭纤维/ 环氧复合材料单面修补中心裂纹铝合金板的静态和疲劳特性

利用真空袋压工艺, 采用单向炭纤维复合材料补片对中心裂纹铝合金板进行了单面胶接修补。测试了复合材料修补板的静态拉伸强度及修补板在拉拉疲劳过程中的裂纹扩展、界面脱粘和剩余拉伸强度等疲劳性能。结果表明, 复合材料补片胶接修补能有效地提高裂纹板的破坏强度和刚度, 降低裂纹板的疲劳裂纹扩展速率, 提高其疲劳寿命。裂纹板经单向炭纤维/ 环氧复合材料补片修补后, 其破坏强度从311. 48 MPa 提高到364. 74 MPa ,疲劳寿命从32217 次提高到77546 次。疲劳导致修补结构的粘接界面脱粘, 脱粘区域近似椭圆形; 脱粘面积随疲劳周次的增加而增加, 且增加的幅度与疲劳周次相关。      

爆炸-轧制钛/钢复合板界面结合性能研究

爆炸-轧制法是先通过爆炸复合制坯,再进行轧制生产复合板的一种方法。本文研究了爆炸-轧制法生产的钛/钢复合板的界面金相、结合界面的元素分布情况以及退火温度对界面结合强度的影响等问题,结果表明:爆炸轧制法生产的钛钢复合板的界面近似呈平直状,在界面钢侧有一脱碳层,引起界面附近碳元素的重新分布,对结合性能有重要影响;获得高强度结合的界面特征是:剥离界面钢层上的Ti元素含量在一定范围内,钛层大量粘铁;退火温度对界面的结合强度影响较大,而在相应保温下保温时间影响不明显。     

等离子喷涂ZrO2热障涂层的抗热震性能

为了进一步了解等离子喷涂ZrO2涂层的制备及失效控制措施,提高涂层的使用寿命,研究了涂层在水淬和火焰喷烧两种条件下的抗热震性能.结果表明:水淬条件下垂直裂纹主要分布在距涂层中心12mm范围内,随热震次数的增加,垂直裂纹最终进入次表层,靠近中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下垂直裂纹分布在距涂层中心10 mm范围内,随热震次数的增加,裂纹在表面层和次表层界面处发生偏转,中心处裂纹扩展较快;火焰喷烧条件下涂层的抗热震性能优于水淬下,涂层中孔隙的存在加速了两种条件下裂纹的扩展.     

工具钢-普碳钢复合板爆炸焊接试验与分析

运用金相技术和扫描电子显微镜,分析工具钢-普碳钢复合板爆炸焊接的结果.通过选取最佳的爆炸焊接参数,解决复合板爆炸焊接试验中易出现的裂纹以及边界不易焊合现象.结果显示,起爆端界面波形比较微小,然后逐渐增大,但是增幅较微弱,界面的结合强度较高,并且复合板的结合区存在着金属强烈的塑性变形、熔化和原子间的相互扩散等冶金过程.