2A12铝合金预置裂纹脉冲电流处理初探

文中进行了脉冲电流对2A12铝合金预制裂纹的修复试验，观察了脉冲电流处理前后试样的微观组织变化，测试了脉冲电流对试件硬度和抗拉强度的影响。试验结果表明，峰值电流为295 A,410 A和656 A,作用时间分别为1.5 s, 1.5 s和2.25 s,电压为4 V的脉冲电流均可使裂纹呈愈合趋势。峰值电流为410 A的脉冲电流裂纹愈合效果最好，裂纹尖端周围区域晶粒得到细化。脉冲电流处理前、后试件硬度平均值分别趋近于130 HV,125 HV,脉冲电流在裂纹尖端区域的焦耳热效应使该区域发生回复与再结晶，内应力消除，硬度降低。脉冲电流处理前、后试件的平均抗拉强度分别为273 MPa, 281.7 MPa,裂纹区域的高密度脉冲电流加速位错移动，使抗拉强度提高了3.19%。文中使用参数调控简便的UN1-1型对焊机作为脉冲电流处理电源，采用了锤击预制裂纹方法，得到的裂纹与实际更为接近，并通过试验验证了2A12铝合金裂纹脉冲电流修复的可行性。     

真空环境下钢中裂纹的高温愈合

以剖分试样真空处理法研究了钢内部裂纹的高温愈合行为,将含预置内部裂纹的20MnMo钢及20号和45号钢试样剖分后封入真空度达133×10-4Pa的石英管高温处理45 min.发现试样剖分面上的裂纹均出现愈合迹象,愈合区内呈现铁素体组织形态,与采用整体试样处理法所观察到的高温处理后内部裂纹愈合形态基本一致,这表明以剖分试样真空处理法研究钢内部裂纹愈合行为的可行性.压合效应要比单纯高温处理时的其它机制对钢中裂纹愈合的作用大.     

45钢内部裂纹愈合的热处理试验研究

对含有内部裂纹的45钢试样采取了不同温度一次加热正火处理和二次加热正火处理,研究了其内部裂纹愈合的可能性。结果表明,采用800℃×30min正火处理,45钢内裂纹有愈合迹象;850℃以上正火处理,在原裂纹附近形成了以先共析铁素体为主的细晶愈合带。随加热温度升高,愈合带逐渐变窄,晶粒长大。愈合过程主要取决于加热温度,而愈合保温时间及愈合次数的影响相对较小。     

热塑性变形条件下钢内部裂纹愈合的实验研究

在ＨＩＧＨ－ＭＵＬＴＩＴ５０００型热压机上地含有人工预置内部裂纹的２０ＭｎＭｏ钢及２０吨钢试样进行了愈合实验,发现热塑性变莆条件下,存在于预置内部裂纹区域的裂纹缝隙消失,裂纹完全愈合,愈合区内为铁素体中的与无塑必菜,仅经过高温处理的试样内部裂纹形态进行对比表明热性变莆条件下愈合进程大大加快析出 但愈合区与基体组织形态不一致的状况并未改善。     

正火处理对20钢内部裂纹愈合的影响

通过对含有内部裂纹的20钢试样采取一次加热正火和二次加热正火处理,探讨其内部裂纹愈合的可能性。结果表明,850℃×30 min正火,内部裂纹有愈合迹象。900℃以上正火,在原裂纹附近形成了以先共析铁素体为主的细晶愈合带。随加热温度升高,愈合带变窄,晶粒长大。愈合程度主要取决于加热温度,而保温时间的影响相对较小。     

高能脉冲电流对金属材料的作用机理

高能脉冲电流技术因其具有加热速度快、作用时间短、节能等特点,在裂纹愈合、再结晶和相转变等方面均具有较好的效果,是传统热处理无法比拟的。因此,在金属材料的改性领域获得了广泛应用。文章概述了国内外高能脉冲电流技术的发展状况,着重阐述了脉冲电流在金属材料裂纹愈合、再结晶和相转变等方面的作用机理,并提出了目前脉冲电流改性技术发展的不足及未来的发展趋势。     

热处理工艺对SiC/Al_2O_3陶瓷裂纹愈合及强度的影响

采用压痕法在热压烧结的SiC/Al2O3复合陶瓷试样表面制造裂纹,对含有裂纹的试样在1 000～1 400℃进行不同时间的愈合处理,研究了愈合工艺对材料抗弯强度的影响规律,同时探索了愈合机理.结果表明,随着愈合处理温度的升高和时间的延长,表面裂纹逐渐愈合,长度缩短,材料的抗弯强度逐渐恢复.经1 300℃保温4 h愈合处理后,抗弯强度恢复至583.6 MPa,与完好试样的抗弯强度值(600.6 MPa)非常接近.继续提高处理温度或和延长时间,生成的大量CO(或CO2)气体难以从试样中逸出或在表面产生气孔,在试样表面形成新的缺陷,反而不利于抗弯强度的恢复;抗弯强度的恢复反应是SiC+O2→SiO2+CO(CO2),生成的SiO2填充了裂纹.     

脉冲电流对热作模具钢热疲劳性能的影响

对热作模具钢进行了脉冲电流处理,研究了脉冲电流处理阶段、脉冲电流持续时间和脉冲电流密度对热作模具钢热疲劳裂纹形貌和裂纹扩展速率的影响,并分析了热疲劳裂纹萌生和扩展的规律,探讨了其作用机理。结果表明,对热作模具钢进行脉冲电流处理可以提高模具钢的抗热疲劳性能,且在热疲劳循环过程中而不是在初始回火态下进行脉冲电流处理可以获得最佳的抗热疲劳性能;脉冲电流持续时间的延长可以有效缩短热疲劳过程中的最大裂纹长度和减少次生裂纹数量,表面龟裂现象有所减缓,还可以降低模具钢试样的热疲劳裂纹扩展速率;脉冲电流密度的增加不仅可以延长疲劳裂纹萌生的时间,还可以降低模具钢试样的热疲劳裂纹扩展速率,从而提高模具钢热疲劳循环服役寿命;经过脉冲电流处理后的模具钢在细晶强化、位错强化和弥散强化的共同作用下,热疲劳性能得到提升。     

钒对430不锈钢内裂纹热愈合的影响

对添加不同含量钒的430不锈钢试样,采用钻孔压缩方法获得内裂纹,然后对其进行热愈合实验,研究了钒对试样内裂纹热愈合和形态演化的影响。扫描电镜分析结果表明,在加热温度为830℃时,试样的内裂纹产生了明显的愈合;当钒添加量为0.3%时,愈合效果最好。钒添加到基体材料后,部分钒固溶于基体,降低了基体金属Fe原子的扩散激活能,加剧了Fe的自扩散。分析认为,钢内裂纹愈合机理主要是扩散反应导致的热愈合及重结晶。     

化学成分对结构钢裂纹愈合的影响

用钻孔压缩法在试样内部引入裂纹,然后对含内部裂纹的试样进行不同加热温度和不同保温时间的空冷处理,采用金相显微镜及扫描电镜观察分析裂纹愈合程度,研究了化学成分对结构钢裂纹愈合的影响.结果表明:单纯高温热处理条件下,20、45、20CrMnTi三种钢内部裂纹均能愈合.钢中的碳含量及合金元素对裂纹愈合存在一定的影响,主要是对愈合区的组织影响较为明显.碳化物形成元素易于形成稳定的碳化物,阻碍碳原子扩散;同时碳化物会钉扎晶界,使裂纹愈合区的再结晶晶粒比较细小.     

剖分试样真空回复热处理法研究氢腐蚀裂纹的愈合

采用剖分试样真空回复热处理法对低碳钢和Cr-Mo钢的氢腐蚀裂纹愈合机理进行了研究．结果表明，在单纯高温条件下，低碳钢和Cr-Mo钢氢蚀裂纹均有所减小，尤其以裂纹尖端愈合较为明显．愈合程度与裂纹尺寸有关，小尺度裂纹优先发生闭合．分析表明，氢蚀裂纹愈合的机制主要是热扩散，Fe和C在钢中的扩散是内部裂纹自愈合的必要条件．在Fe和C原子扩散足够快的情况下，氢蚀裂纹愈合的条件是塑性变形能Ea大于裂纹愈合所必须克服的表面张力能．同时,相变、应力应变等因素均对其产生重要积极的作用．     

脉冲电流下的热喷涂层组织演变

对A3钢基材表面的热喷涂层进行脉冲电流处理,通过显微镜观察涂层组织结构变化,结果表明,在脉冲电流处理下涂层组织结构发生了变化,涂层所固的层状结构趋于愈合。     

AlLY12爆炸焊接界面疲劳裂纹的扩展行为

采用纯铝／硬铝（Al/LY12)爆炸复合板通过电子束焊接制得界面裂纹四点弯曲试样,由于强度错配,Al/LY12界面裂纹顶端局部的变形是锐化与钝化的复合型,但在疲劳载荷下其整体裂端应力应变场仍然可由纯1型应力强度因子主导,可以采用和单材料试样相同的方式进行界面裂纹的疲劳扩展行为研究,界面裂纹可在较低的外载水平下启努扩展,但爆炸焊接界面存在的波纹使得界面裂纹的扩展速率出现波动,并且阻碍裂纹的扩展,相同外载下Al/LY12界面裂纹的疲劳扩展速率低于单材料LY12的疲劳扩展速率。     

30CrMnSiNi2A高强钢的疲劳小裂纹扩展特性及寿命预测

研究了３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ高强钢在恒幅载荷下的小裂纹起始特征和裂纹扩展特性。试验结果表明，小裂纹起始于缺口表面初始缺陷（如夹杂或孔洞）处。在应力比Ｒ＝０的恒幅载荷下，未显示小裂纹效应：在Ｒ＝－１的恒幅载荷下，则显示出小裂纹效应的存在。利用裂纹闭合模型和微观结构缺陷作为初始裂纹尺寸的方法预测了小裂纹扩展速率和疲劳全寿命，预测值与实验值符合良好。     

氧化反应对TiCp／Al2O3陶瓷基复合材料表面裂纹及强度的影响

研究了不同温度下的高温氧化对TiCp/Al2O3陶瓷复合材料表面裂纹及其强度的影响。结果表明：在氧化温度为1000－1400℃时,材料表面压痕裂纹出现不同程度自愈合现象,材料的抗弯强度明显提高。裂纹愈合机理主要为材料表面的氧化反应。热处理引起的应力松驰也有利于强度的提高,但氧化过程中产生的表面孔孔及冷却过程中产生的表面微裂纹会引起材料强度的下降。     

Effect of High-Energy and Instantaneous Electropulsing Treatment on Microstructure and Properties of 42CrMo SteelEI北大核心CSCD

42CrMo steel was widely used in many industry fields for its excellent hardenability and high temperature strength. Many transmission mechanisms and fasteners, such as roller and heat-resistant gear, are made of this steel. However, the ductility of 42CrMo steel is relatively low after quenching and tempering. During high tempering Mo riched carbides at grain boundary and undecomposable martensite at low tempering are the main reasons for poor ductility of 42CrMo steel. Grain refinement can enhance both strength and ductility significantly, but traditional refinement technology will cause intergranular oxidation so that strengthening effect was weak. Although thermomechanical treatment can achieve dynamic recrystallization, its refinement effect is unstable. Elecropulsing treatment, which makes significant change in microstructure and properties of metals, has been applied in many fields such as, modification of solidified microstructure of liquid metal, healing of fatigue crack, nanocrystallization of amorphous materials and so on. Moreover, this process can produce superior mechanical properties in metals. In order to improve the mechanical properties of 42CrMo steel better, high-energy and instantaneous electropulsing treatment was applied. In this contribution, 42CrMo steel was subjected to traditional and electropulsing treatment individually. It was found that EPQ treatment (480 ms electropulsing treatment, water cooled) results in finer grain, promoting the formation of retained austenite and twin martensite; EPT treatment (180 ms electropulsing treatment, air cooled) can stabilize retained austenite in EPQ specimen and induce multiphase structure. Mechanical properties results indicate that strength-ductility balance of EPQ and EPQ+EPT specimen are 32% and 13.9% higher than that of TQ (traditional quenched) and EPQ+TT (traditional tempered) specimen respectively.     

HEALING OF HYDROGEN ATTACK CRACK IN AUSTENITE STAINLESS STEEL UNDER HEAT TREATMENT

The specimens of 304 austenite stainless steel with the hydrogen attack bubbles or cracks were heat treated at 600℃ for 6h. The SEM and TEM observations on the specimens before and after the heat treatment showed that the bubbles or cracks could be healed completely by heat treatment. The healing of hydrogen attack bubbles or cracks is closely related to heat diffusion of Fe and C atoms in austenite. The driving force of crack healing results from the plastic deforming energy Es induced by the growth of hydrogen attack bubbles or cracks. The critical condition of healing of bubbles or cracks is Es≥2γ (where γ is the surface tension, r is the radius of bubbles or half length of crack). During healing of the hydrogen attack bubbles or cracks, the recovery, polygonization and recrystallization of the sub-grain also occured.     

Crack propagation resistance along strength mismatched bimetallic interface

Bimetallic three-point-bending specimens and four-point-bending fatigue test specimens were produced from strength mismatched stainless steel/low carbon steel bi-material. Both the J resistance curves and fatigue crack growth behavior were investigated for the bi- and bulk materials. The results showed that a crack initiated easily at the interface, and crack growth resistance along interface was inferior to that of the corresponding bulk materials under either static or dynamic loading conditions.     

Cu晶体内椭球裂纹愈合的三维分子动力学模拟

采用EAM多体势，用三维分子动力学方法模拟了Cu单晶体内椭球裂纹在加压时的愈合过程．结果表明，加压时椭球裂纹顶端沿(111)和(111)面发射位错环，它们运动到晶体表面就被其像力吸引而在表面湮灭．通过位错环不断发射．运动至表面而湮灭，椭球裂纹内的空腔被逐步“转移”到表面，从而使裂纹不断变小乃至完全愈合；与此同时，晶体表面变得凹凸不平．