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相似文献
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1.
本文通过人工植入Al2O3 和SiO2夹杂物的方法,制备含不同尺寸夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量分析了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了夹杂物特性与低周疲劳寿命的关系。结果表明,应变幅为0.8%,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区为表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在应变幅为0.8%时,建立了内部和表面夹杂物面积与低周疲劳寿命的定量关系式,研究了夹杂物种类对低周疲劳寿命的影响,在一定夹杂物尺寸范围内,SiO2夹杂物比Al2O3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO2夹杂物周围由于γ’相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命,同时,研究了夹杂物距试样表面距离与低周疲劳寿命的关系。  相似文献   

2.
提出了用"残余应变不平衡法"来检测SiCf/Ti基复合材料的残余热应力.即在复合材料中单边多加入基体合金而形成层状材料,冷却中因残余热应变不平衡而产生弯曲,测量弯曲变形量,计算复合层间的热应力和应变,得出产生残余热应力的起始温度为704℃.采用Schapery模型计算不同温度下SiCf体积分数为35%的SiCf/Ti6Al4V复合材料热膨胀系数,获得了SiCf/Ti6Al4V复合材料中Ti6Al4V基体和SiC纤维中的平均残余热应力分别为349 MPa和648MPa.  相似文献   

3.
张贺全  钱宏义  赵芳侠 《钢管》2019,48(1):66-69
内外折是无缝钢管生产过程中常见的缺陷,管坯中的夹杂物对上述缺陷的形成具有重要影响。采用有限元方法,分析含条形MnS夹杂物的16Mn钢受力后的应力、应变分布情况,以期得出夹杂物对钢管内折的影响。分析认为:MnS夹杂物与基体的边界处存在应力、应变集中,而且夹杂物与基体的结合力又比较弱,导致裂纹形核在此处开始;裂纹尺寸越大,应力、应变越严重,裂纹扩展越快,越易达到扩展失稳的临界尺寸,从而形成内折缺陷;长条形夹杂物的端部存在较高的应力、应变集中,应严格控制长条形夹杂物的产生。  相似文献   

4.
通过SEM原位拉伸试验观察了P/M Rene 95合金中的非金属夹杂在拉伸状态下导致裂纹萌生、扩展的微观力学行为,结果表明:在原位拉伸过程中,裂纹首先在试样表面的夹杂物处产生,裂纹主要萌生于夹杂物/合金基体的界面;随着外加应力的增加;裂纹极易沿夹杂物/基体界面扩展,向基体深入;最后,部分夹杂与基体完全分离、脱落,一些夹杂物的材料制备过程中被破碎成若干碎片,增加了裂纹萌生的几率。  相似文献   

5.
通过人工植入夹杂物的方法,制备含不同尺寸Al_2O_3和SiO_2夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量研究了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了低周疲劳寿命与夹杂物特性的关系。结果表明,应变幅为0.8%时,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区内部夹杂物占比降低,而表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在较低应变幅下,随夹杂物面积的增大,低周疲劳寿命降低。在一定夹杂物尺寸范围内,SiO_2夹杂物比Al_2O_3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO_2夹杂物周围由于γ'相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命。当不考虑夹杂物面积时,夹杂物距试样表面距离对低周疲劳寿命的影响无明显规律;当夹杂物面积相同时,低周疲劳寿命随夹杂物距试样表面距离的增大而线性增大。其影响相对较小。  相似文献   

6.
测量以纯树脂炭、粗糙层热解炭和光滑层热解炭为基体的3种炭/炭复合材料的热膨胀系数,并采用有限元分析软件,模拟这3种炭,炭复合材料在飞机正常着陆能量条件下的热应力场,研究热膨胀系数对炭,炭复合材料热应力场及其摩擦性能的影响.结果表明:3种炭/炭复合材料在z方向上的热膨胀系数大于在X和y方向的,且热膨胀系数均随着温度的升高而逐渐增大,其中,基体为粗糙层热解炭的炭/炭复合材料的热膨胀系数最小,纯树脂炭试样的次之,光滑层热解炭试样的最大;在制动过程中,炭/炭复合材料摩擦表面产生的热应力与材料的热膨胀系数相关,材料的热膨胀系数越大,产生的热应力越大;过大的热应力使纯树脂炭试样具有相对稳定的摩擦曲线,在较大热应力的作用下,光滑层热解炭试样的摩擦曲线不稳定,影响其摩擦性能.  相似文献   

7.
基于热力学热传导原理和材料力学力和力矩的平衡原理,提出了考虑温度场的电弧快速成形涂层和基体热应力分析方法,能计算涂层成形后,由于自身温度降低以及向基体热传导产生温度场变化引起涂层和基体的热应力.借助广义热传导方程并赋予给定初始和边界条件,推导了基体厚度方向各位置温度分布函数,将推导的温度分布函数结合温度应变方程、力和力矩平衡方程推导了涂层和基体由于温度场变化产生的热应力理论计算方法.结果表明,热应力理论计算方法较好反映喷涂成形后涂层和基体间热应力分布规律,能较好控制涂层的质量,实现厚成形.  相似文献   

8.
目的创建可计及温度与层状结构共同影响的超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层因热不匹配导致的残余热应力的理论表征模型。方法基于经典的层合板理论与超高温陶瓷基复合材料热物理性能参数对温度的敏感性研究,引入温度和层状结构对涂层与基体层所受残余热应力的影响,形成各层残余热应力温度相关性的理论表征方法,并以ZrB_2-SiC复合材料涂层为例,利用该理论方法系统地研究了各种控制机制对残余热应力的影响及其随温度的演化规律。结果超高温陶瓷基复合材料涂层与基体层所受的残余热应力随着温度的变化而变化,涂层热膨胀系数与基体层热膨胀系数差别越大,变化幅度越大。当涂层材料热膨胀系数大于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余拉应力,基体层材料遭受残余压应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受拉应力减小,而基体层所受压应力增大;当涂层材料热膨胀系数小于基体层材料热膨胀系数时,涂层材料遭受残余压应力,基体层材料遭受残余拉应力;随着涂层厚度的增加,涂层所受压应力减小,而基体层所受拉应力增大。低温下,各层所受残余热应力对层厚与每层材料组成的变化比较敏感,随着温度的升高,敏感性降低。结论对于涂层材料,应设计涂层材料的热膨胀系数小于基体层材料的热膨胀系数,使涂层遭受残余压应力,这不仅能够降低材料表面产生裂纹的危险,同时可以抑制表面已有缺陷的扩展。同时应当设计相对较小的涂层厚度,以增大涂层所受的残余压应力,降低基体层所受的残余拉应力,有效提高整体材料在不同温度下的强度性能。  相似文献   

9.
通过光学显微镜和扫描电子显微镜等手段,对断裂的高铬铸铁试样进行金相显微组织和断口形貌分析。结果表明,铸件中组织不均匀,存在空洞、疏松等内部缺陷。断口形貌呈现解理、准解理特征。裂纹主要是沿着碳化物与基体的界面扩展。在使用过程中奥氏体发生转变,体积膨胀,产生拉应力,结果使碳化物和基体的界面成为组织中强度较薄弱的区域。断裂区的碳化物比非断裂区的粗大且呈板条状,马氏体分布不均匀,存在较多的夹杂物,尖锐的端部容易造成应力集中,从而降低了材料的韧性。  相似文献   

10.
夹杂物/析出相尺寸对晶内铁素体形核的影响   总被引:3,自引:0,他引:3  
王巍  付立铭 《金属学报》2008,44(6):723-728
建立了铁素体在夹杂物/析出相上形核的物理模型.从相变形核热力学和动力学机理出发,研究了晶内铁索体在夹杂物/析出相上的形核过程,分析了夹杂物/析出相的尺寸、界面性质等因素对晶内铁索体相变形核的影响.结果表明,与铁素体具有较小接触角的夹杂物/析出相更有利于晶内铁素体形核.当夹杂物与基体的界面性质一定时,铁索体在夹杂物上形核的难易程度主要取决于夹杂物的尺寸(夹杂物的曲率半径),尺寸过小不利于铁索体形核,尺寸过大对形核贡献较小.对任意类型的夹杂物/析出相,给出了其计算最优尺寸的方法,计算结果与实际吻合良好.  相似文献   

11.
晶内铁素体在夹杂物上形核机制的讨论   总被引:7,自引:0,他引:7  
从夹杂物与金属之间的界面能和热膨胀系数不同导致的应变能,夹杂物周围基体局域溶质贫乏等角度对晶内铁素体在夹杂物上形核机制进行讨论.并试图分析解释不同夹杂物对铁素体形核作用的差别。  相似文献   

12.
1. IntroductionHigh specific stiffness and strength, good fatigue properties and tribological propertiesmake SiC whisker reinforcement aluminum composite as attractive class of candidates formany applications such as aerospace and electronic industries[1--2]. As structural componellts with temperature variable the materials used must have good performance includingnot only high mechalilcal properties, but also lower and stable coefficients of thermal expansion. Therefore, it is very important…  相似文献   

13.
倒装焊Sn—Pb焊点的热疲劳失效   总被引:7,自引:0,他引:7  
对倒装焊Sn-Pb焊点进行了热循环实验,结合三维全局有限元模拟的结果,研究了Sn-Pb焊点热疲劳失效,结果表明,充胶后焊点内塑性应变范围减小近一个数量级,从而显著降低焊点的疲劳损伤后,由于底充胶改变了Sn-Pb焊点应力、应变分布,使得充胶前后焊点裂纹位置发生改变,Sn-Pb焊点热疲劳裂纹萌生于粗化的富Sn相,并穿过富Pb相沿Sn相生长,Sn和Pb晶粒的非均匀粗化趋势与模拟给出的剪切应变轴向分布一致。  相似文献   

14.
1 INTRODUCTIONDuetolargerdifferenceinthermalexpansionco efficientbetweenthefiberandthematrixandspecialgeometricalshapeofthefiber ,thethermalresidualstresses (TRS) generatedduringcoolingfromhigh(processing)temperaturetoroomtemperaturehaveimportantinfluence…  相似文献   

15.
1.IntroductionFig.1 ThermalfatiguetestmachinewithOutercinstraintThedamagecausedbythermalfatigueisoneofthemainfailureformsofmetalworkingpiecesunderthetemperaturevariationconditions.Alotofthermalfatiguetestsconcerningthefailurewereconductedonthevariou…  相似文献   

16.
赵新清 《金属学报》2001,37(11):1153-1158
根据马氏体相变的经典形核理论,对铁基合金中马氏体形核激活能进行了重新估算。结果表明:在非低温时形核激活能比热能低一个数量级,从而证实了铁基合金中马氏体相变的热致形核,深入研究了马氏体形核的动力学,确定了马氏体形核激活能-界面能、激活能-相变驱动以及相变驱动力-激活体积的关系,这些关系与相关的实验研究结果相一致。在此基础上,探讨了热能和应力在马氏体形核中的驱动作用,提出了马氏体相变的形核机制。高温条件下的形核由热驱动来完成,而在低温时应力驱动起重要作用。  相似文献   

17.
李文方  蒙继龙  杜善义 《金属学报》1995,31(17):226-232
利用作者改进的等效夹杂理论定量研究了热残余应变对晶须增强金属基复合材料拉、压性能的影响,解释了非铸态复合材料拉、压性能存在差别的原因。对20%SiCW/Al材料的拉、压性能和断口的SEM观察表明,本文理论合理反映了晶须增强金属基复合材料的塑性强化规律,说明热残余应变是影响晶须增强金属基复合材料的重要因素,为该类材料的性能预报和优化设计提供了理论方法.  相似文献   

18.
When the fabrication of a metal matrix composite (MMC) involves its cooling from a high temperature, plastic-elastic residual deformation fields can be generated within and around the particle due to the differential thermal expansion between the particle and matrix metal. The present investigation is concerned with the effect of thermal residual stresses on the thermal expansion and damping behavior of aluminite particulate-reinforced ZA-27 alloy MMCs. Composites were prepared by the compocasting technique with 1, 2, 3, and 4 wt.% of aluminite reinforcement. Thermal expansion and damping properties have been studied experimentally as a function of temperature over a temperature range 30 to 300 °C both in the heating and cooling cycle. The thermal expansion studies exhibited some residual strain, which increased with the increase in the weight percent of the reinforcement. The damping capacity of both the composites and matrix alloy is found to increase with the increase in temperature during the heating cycle, whereas in the cooling cycle, damping behavior exhibits a maximum, which becomes more pronounced with the increase in the weight percentage of the reinforcement. The appearance of the maximum may be linked with dislocation generation and motion as a result of plastic deformation of the matrix at the metal/reinforcement interface. This phenomenon is attributed to the thermal stresses generated as a result of coefficient of thermal expansion (CTE) mismatch between the composite constituent phases. The thermal stresses have been estimated in both the cases using simple models.  相似文献   

19.
针对连续碳纤维增强铝基复合材料(CF/Al复合材料),采用细观力学数值模拟与热性能试验结合的方法,研究了真空压力浸渗制备过程中的热收缩行为和热残余应力分布。结果表明,复合材料的横向热收缩应变量远大于轴向热收缩应变量,且具有横观各向同性,纤维随机分布的单胞有限元模型能够准确地预测复合材料轴向与横向热收缩行为曲线;复合材料制备完成后纤维和基体合金分别处于压应力和拉应力状态,基体和纤维的横向残余应力均小于其轴向残余应力,且均表现出横观各向同性;基体合金在轴向残余拉应力作用下会出现不同程度的损伤现象,特别是纤维间距较小部位过高的残余应力会引发界面的局部失效,从而不利于发挥复合材料承载性能,减少纤维局部偏聚是进一步改善提高复合材料力学性能的重要技术手段。  相似文献   

20.
The in-phase and out-of-phase thermal fatigue,the C-P type and P-C type isothermal fa-tigue of grey cast iron were experimentally studied.The fatigue life was evaluated analyticallyby using the elastic-plastic fracture mechanics method(mainly J integral).The results of ex-periments and calculations showed that the lifes of in-phase and C-P type fatigue are longerthan that of out-of-phase and P-C type fatigue respectively within the same strain range.This is in contrast to the results of other materials such as low carbon steel.On the other hand,the predicted lifes are consistent with experimental results.This suggests that J integral as amechanics parameter for characterizing the thermal fatigue strength of grey cast iron and themechanics model and the calculation method developed here are efficient.A parameterΔW_1 was proposed from energy aspect to characterize the capacity of crack propagation.The isothermal fatigue life is the same as the thermal fatigue life for identical ΔW_1 values.  相似文献   

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