复合细化超细晶工业纯钛高周疲劳性能研究

室温下,超细晶工业纯钛光滑试样在加载频率f=25 Hz、应力比R=-1的条件下进行高周应力疲劳测试,拟合超细晶工业纯钛应力幅σ_a与疲劳断裂循环周次N_f之间的关系曲线,并对疲劳断口形貌进行观察分析。结果表明：200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳极限值σ_-1为376.5 MP,比未退火超细晶工业纯钛的疲劳极限值提高56.5 MPa。疲劳裂纹源萌生于超细晶工业纯钛的表面, 200 ℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳辉纹间距较小,疲劳裂纹不易扩展,室温疲劳性能优良。     

复合细化超细晶工业纯钛高周疲劳性能

室温下,超细晶工业纯钛(UFG CP Ti)光滑试样在加载频率f=25 Hz、应力比R=–1的条件下进行高周应力疲劳测试,拟合超细晶工业纯钛应力幅σ_a与疲劳断裂循环周次Nf之间的关系曲线,并对疲劳断口形貌进行观察分析。结果表明:200℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳极限值σ-1为376.5 MPa,比未退火超细晶工业纯钛的疲劳极限值提高56.5 MPa。疲劳裂纹源萌生于超细晶工业纯钛的表面,200℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳辉纹间距较小,疲劳裂纹不易扩展,室温疲劳性能优良。     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的低周疲劳行为研究

采用等径弯曲通道（ECAP）+旋锻（RS）复合变形技术制备了超细晶工业纯锆,通过轴向对称应变控制方法对超细晶纯锆的低周疲劳性能进行研究,讨论了超细晶纯锆的循环应力-应变响应及滞后回线,并分析了超细晶纯锆的软硬化特性、累积滞后规律并预测其疲劳寿命。结果表明：超细晶纯锆的循环软硬化特性依赖于外加总应变幅的大小,而且总应变幅大于1.0%时软化比达到峰值,循环软化特性最为显著。滞后回线面积随着总应变幅的增大而增大,当应变幅较小时出现“棘齿现象”。回归分析表明超细晶纯锆疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式。     

超细晶工业纯锆的室温蠕变特性及断口分析

研究了超细晶工业纯锆在0.875R_(p0.2)、0.9R_(p0.2)、0.9125R_(p0.2)、0.925R_(p0.2)、0.9375R_(p0.2)、0.95R_(p0.2)蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了超细晶工业纯锆的稳态蠕变速率,并分析了其蠕变断裂机理。结果表明:超细晶工业纯锆在蠕变应力为0.875R_(p0.2)时,出现了蠕变饱和现象,稳态蠕变速率随着蠕变应力的增加而增大,稳态蠕变阶段缩短;室温下,工业纯锆经复合细化后蠕变抗性显著提高;当蠕变应力为0.95R_(p0.2)时,稳态蠕变速率达到最大值3.140×10~(-6) s~(-1)。通过计算蠕变应力指数,得到超细晶工业纯锆的室温蠕变机理为位错运动。超细晶工业纯锆室温蠕变断裂为韧性断裂。     

超细晶纯钛的微动疲劳特性

利用自行设计的微动疲劳实验夹具装置研究超细晶纯钛在柱面-平面接触下的微动疲劳特性,分析循环应力对其微动疲劳寿命的影响,通过观察接触区磨损和断口形貌,分析其微动损伤机制。结果表明,当法向载荷不变时,超细晶纯钛的微动疲劳寿命随着循环应力的增加而减小,比常规疲劳寿命更小。微动疲劳裂纹于接触区边缘萌生,磨损区破裂严重且附着有磨粒,在磨粒磨损作用下加速了试样的疲劳失效。断口同时呈现出疲劳形貌和微动形貌,形貌从平滑转向粗糙直至断裂,裂纹由小变大,裂纹扩展速率也逐渐增加,且在裂纹扩展区存在二次裂纹；由于受力不均在裂纹扩展区与断裂区之间存在山脊状形貌。     

工业纯锆室温蠕变性能及显微组织研究

本文分别研究了不同状态工业纯锆在0.9R_p0.2、0.925R_p0.2、0.95R_p0.2、0.975R_p0.2蠕变应力下的室温蠕变性能,计算了不同状态工业纯锆的稳态蠕变速率及蠕变应力,并分析了退火前后以及蠕变前后工业纯锆的微观组织。试验结果表明：不同状态工业纯锆的室温蠕变均存在阈值应力,当外加蠕变应力大于阈值应力时,随着蠕变应力的增加,工业纯锆位错密度显著增加,晶界处呈现出明显的位错塞积现象;与粗晶工业纯锆相比,经250°C退火处理后的超细晶工业纯锆,既能维持晶粒尺寸及稳定的显微组织状态,同时还能保证原有的高强度并提高其塑性;另外,250°C退火处理显著提高超细晶工业纯锆室温蠕变性能,使室温蠕变应力敏感性降低,室温蠕变抗性增加。     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的低周疲劳行为

采用等径弯曲通道(ECAP)+旋锻(RS)复合变形技术制备了超细晶工业纯锆,通过轴向对称应变控制方法对超细晶纯锆的低周疲劳性能进行研究,讨论了超细晶纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命及其疲劳断裂机理。结果表明:超细晶纯锆的循环软硬化特性依赖于外加总应变幅的大小。随应变幅的增加软化速率逐渐增大,且当总应变幅大于1.0%时,材料完全呈现循环软化特性。滞后回线面积随着总应变幅的增大而增大,当应变幅较小时出现"棘齿现象"。回归分析表明超细晶纯锆疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式。超细晶工业纯锆低周疲劳的疲劳机制为位错运动,其断裂类型为韧性断裂。     

超细晶高性能Cu-0.6Cr合金的疲劳裂纹的产生与断裂

研究了经等径角挤压工艺(ECAP)制备的超细晶和粗晶Cu-0.6Cr合金的疲劳裂纹的产生和断裂,用扫描电镜观察表面和断口形貌.研究发现,粗晶Cu-0.6Cr合金的驻留滑移带非常杂乱,超细晶铜铬合金的剪切带沿着ECAP最后一道次剪切面发展,沿着ECAP最后一道次剪切面发展的剪切带在疲劳断裂初期和早期的裂纹增殖中起着决定性作用.ECAP挤压形变剪切面和沿平面界面的晶界剪切滑动是循环形变剪切带形成的主要机制.粗晶铜铬合金的断口呈塑性特征.而超细晶铜铬合金的断口则显示脆性特征.     

TiN夹杂物对690合金传热管疲劳裂纹扩展行为的影响

采用销加载拉伸(PLT)方法和直流电压降法(DCPD)测试技术,测量了690合金管在室温和高温325℃空气中的疲劳裂纹扩展速率。结果采用Priddle模型拟合分析,预测得到了690合金管在室温和325℃下的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和断裂韧性K_c,高温下材料的疲劳裂纹扩展速率明显加快,表现为ΔK_(th)和K_c显著下降。试验结束后在扫描电镜下观察断口形貌,疲劳裂纹的扩展为穿晶形式,疲劳断口上观察到大量的TiN夹杂物,分析表明TiN夹杂物对690合金管的疲劳裂纹萌生和扩展有促进作用。     

690合金腐蚀疲劳裂纹扩展研究

基于DCPD方法测量了690合金在室温空气、325℃空气和325℃除氧超纯水中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果采用Priddle模型进行拟合分析,得到690合金在3种条件下疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和失稳断裂应力强度因子Kc。结果表明,高温水环境下,疲劳裂纹萌生和扩展加快,这可以用滑移-溶解机理解释;高温下,材料强度下降,ΔK_(th)和Kc也下降,高温加速了材料的疲劳断裂。SEM断口形貌表明,空气中的疲劳断口观察到明显的滑移台阶,疲劳破坏形式为穿晶断裂;高温水下的疲劳断口则同时出现穿晶和沿晶开裂,为混合型断口特征。     

应变比对复合细化超细晶纯钛低周疲劳行为的影响

采用等径通道弯曲挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)+旋锻(Rotary Swaging, RS)技术制备超细晶纯钛，细化后晶粒尺寸达到纳米级。在室温下对超细晶纯钛实施应变比分别为-1、-0.5、0.5的应变控制低周疲劳试验，通过TEM对微观组织观察。研究了应变比对材料循环硬化软化特性、循环应力应变关系及疲劳寿命的影响。研究结果表明，应变比增大使得超细晶纯钛循环硬化现象更为显著，应变比越大超细晶纯钛低周疲劳寿命越低。低周疲劳高应变比情况下亚晶晶粒尺寸小，数量多，阻碍位错运动，使得材料发生循环硬化。     

基于DFR法的2524铝合金搅拌摩擦焊疲劳可靠性分析

基于细节疲劳额定值(DFR)法,对2524-T3铝合金搅拌摩擦焊对接接头的疲劳性能进行研究,并采用光学显微镜和扫描电镜分析焊接接头组织形貌和疲劳断口。结果表明,2524-T3铝合金搅拌摩擦焊对接接头具有良好的疲劳性能,其DFR值为180.9 MPa;断口分析表明疲劳源位于焊缝根部,此处存在的弱连接缺陷对搅拌摩擦焊接头疲劳性能有重要影响。     

FATIGUE STRENGTH DETERMINATION OF BUTT WELDED JOINTS BY FEM

The influence of welding parameters of butt joints, made by three processes (MMA, MAGand T.I.M.E), on their geometric characteristics has been evaluated, which in turn caused a change of the fatigue strength. That fore the statistic analysis and FEM were used and a method developed in the Institute of Welding, which consist in a direct connection of parameters used during welding with the fatigue strength of joints welded by various processes. It has been proven, among others.which by using more advanced welding processes (TLM.E) the fatigue strength of welded joints can be increased in comparison to joints welded by MMA and MAG.     

工业纯镁内部疲劳微裂纹的热扩散性愈合

采用单向对称拉压低周疲劳疗法在具有等轴晶的工业纯镁试样中引入了微米级的内部裂纹,裂纹主要位于晶内和穿晶位置,宽度为0.5-15μm,长宽比分布在10-35之间,在623K对疲劳试样进行2,4和6.5h的真空退火处理,SEM观察表明：晶内疲劳微裂纹纵剖面二维形态发生了主要由表面扩散控制的形态变化,由初始的扁椭圆形演化成多个球洞定向排列的形态;穿晶疲劳微裂纹纵剖面二维形态则在表面和晶界扩散的耦合作用下首先在晶界处分隔成两部分,并在晶界上留下了一个空洞,在退火处理的后期阶段,空洞收缩消失,引起空洞间距的增大并引起试样密度少量恢复。     

CYCLIC DEFORMATION OF COARSE GRAINED POLYCRYSTALLINE PURE Al Ⅱ. FRACTURE SURFACE MORPHOLOGY

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

粗晶纯Al多晶材料的循环形变——Ⅱ.断口形貌

对粗晶纯Al多晶体的疲劳断口进行了扫描电镜分析,在应变控制循环形变下,晶粒粗大而延性很好的金属的疲劳断口具有某些特征:断裂源少而集中,断裂源附近裂纹呈扇形扩展,疲劳条纹为循环解理刻面,每一条纹由较宽的解理刻面和窄的解理台阶两部分组成,台阶往往由于塑性形变而钝化;在裂纹扩展第Ⅱ阶段的疲劳条纹清晰、连续,布满裂纹扩展第Ⅱ阶段的整个区域,不同水平面形成的条纹间以“麻花形”的条带连接;多处观察到沿条纹形成的二次微裂纹,有些已发展成二次宏观裂纹,并有二次疲劳条纹;在断口上可观察到解理小舌台;断口上无最后拉断的静断区,对疲劳条纹的形成机制进行了初步的探讨。     

Characterization and corrosion behavior of ceramic coating on magnesium by micro-arc oxidation

In this study, the commercial pure magnesium was coated in different aqueous solutions of Na₂SiO₃ and Na₃PO₄ by the micro-arc oxidation method (MAO). Coating thickness, phase composition, surface and cross sectional morphology and corrosion resistance of coatings were analyzed by eddy current method, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and tafel extrapolation method, respectively. The average thickness of the coatings ranged from 52 to 74 μm for sodium silicate solution and from 64 to 88 μm for sodium phosphate solution. The dominant phases on the coatings were detected as spinal Mg₂SiO₄ (Forsterite) and MgO (Periclase) for sodium silicate solution and Mg₃(PO₄)₂ (Farringtonite) and MgO (Periclase) for sodium phosphate solution. SEM images reveal that the coating is composed of two layers as of a porous outer layer and a dense inner layer. The corrosion results show the coating consisting Mg₂SiO₄ is more resistant to corrosion than that containing Mg₃(PO₄)₂.     

淫羊藿苷含量对Mg/UMAO/CS/IC涂层性能的影响

为了研究淫羊藿苷含量对镁/超声微弧氧化/壳聚糖/淫羊藿苷（Mg/UMAO/CS/IC）涂层性能的影响,并提高纯镁的耐蚀性,采用电泳沉积（EPD）和UMAO技术在纯镁基体上制备Mg/UMAO/CS/IC涂层。采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）对涂层的特征进行分析。对不同样品在模拟体液中进行了电化学阻抗和动电位极化的腐蚀行为研究。结果表明：当IC含量为0.4 g/L时CS/IC层具有较好的封孔效果。添加不同IC含量的Mg/UMAO/CS/IC涂层均由Mg、MgO、CS和Mg₂SiO₄组成。不同IC含量涂层的自腐蚀电流密度（i_corr）比Mg至少都低一个数量级,能为镁基底提供更有效的保护。IC含量为0.4 g/L时Mg/UMAO/CS/IC涂层的耐蚀性更好,自腐蚀电流密度（1.667×10^-6 A/cm²）最小。Mg/UMAO/CS/IC涂层可有效解决纯镁在临床骨内固定应用上降解过快的问题。     

Diffusive healing of internal fatigue micro-cracks in pure titanium

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｉｔａｎｉｕｍａｎｄｉｔｓａｌｌｏｙｓｗｉｔｈｐａｒｔｉｃｕｌａｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｉｎｄｕｓｔｒｙｆｉｅｌｄｓ .Ｔｈｅｙｕｎ ａｖｏｉｄａｂｌｙｕｎｄｅｒｇｏｖａｒｉｏｕｓｄａｍａｇｅｓｉｎｓｅｒｖｉｃｅ .Ｔｈｅｎｕｃｌｅａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｆａｔｉｇｕｅｍｉｃｒｏ ｃｒａｃｋｓｈａｖｅｄｅｌｅｔｅｒｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｔｈｅａｌｌｏｙｓ .Ｈｉ…