车削加工工艺对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

对不同工艺车削加工的EA4T车轴钢进行旋转弯曲疲劳试验,研究了车削加工工艺对该钢疲劳性能的影响.结果表明:在不同车削加工工艺下,试验钢轴向残余压应力的最大值与最小值相差50MPa,周向残余拉应力的最大值与最小值相差25MPa,车削加工工艺对残余应力的影响不大;不同车削加工工艺下试验钢表面粗糙度均小于0.8μm,且表面粗糙度的最大值与最小值相差0.15μm,车削加工工艺对表面粗糙度的影响不大;当表面粗糙度小于0.8μm时,车削加工工艺对疲劳寿命的影响不大;疲劳断口均分为裂纹源区、裂纹稳态扩展区和瞬断区,且均只有一个裂纹源,疲劳裂纹都是在表面较深车痕的根部萌生并向内扩展.     

40Cr钢受冲击后的疲劳性能研究

分别对受冲击和未受冲击的40Cr钢进行疲劳实验,测定了两条疲劳寿命S-N曲线;采用S-3400N扫描电子显微镜对疲劳断口形貌进行分析。结果表明,40Cr钢受到冲击后,其S-N曲线显示出材料的疲劳寿命明显下降。在280MPa的应力下,40Cr钢受到冲击后的疲劳寿命下降34%;在600MPa的应力下,疲劳寿命下降73%;而在520MPa的应力下,疲劳寿命下降7%。断口的形貌特征表明,冲击带来的应力集中导致瞬断区面积明显偏大,从而造成疲劳寿命的下降。     

承载钢丝绳在不同预张力下的弯曲疲劳损伤研究

以6×19+FC点接触式钢丝绳为研究对象,研究钢丝绳在不同预张力下的弯曲疲劳损伤行为,考察不同预张力对弯曲疲劳寿命、损伤量值、外层可见断丝数和钢丝之间的微动磨损的影响,探索其疲劳损伤机制.在自制的钢丝绳弯曲疲劳试验机上开展钢丝绳在不同预张力下的弯曲疲劳试验,采用钢丝绳无损检测仪和人工检测方法分别判定不同预张力下钢丝绳的弯曲疲劳寿命,采用光学显微镜和扫描电镜观察分析钢丝绳的疲劳损伤机制.结果表明,钢丝绳的弯曲疲劳寿命随着预张力的增大而减小,其损伤量值和外层可见断丝数随着弯曲疲劳次数的增加而增大,断丝均发生在外层钢丝与弯曲滑轮磨损严重处,断丝长度有集中现象;其疲劳断裂机理表明,钢丝绳内部钢丝之间的微动磨损亦是影响钢丝绳疲劳寿命的重要因素.     

钻、铰工艺对铝合金紧固孔件疲劳寿命的影响

为研究钻、铰工艺对紧固孔件疲劳寿命的影响,分别对LY12CZ硬铝合金疲劳试样采用钻、铰两种工艺加工出孔并进行了疲劳试验,对钻、铰工艺下孔壁的表面形貌和粗糙度、切向残余应力以及试样的疲劳断口特征进行了测定和分析。结果表明:钻削后孔壁的表面较粗糙,其表面粗糙度为12.92μm,而铰削后孔壁表面非常光滑,其表面粗糙度为1.57μm;钻削孔壁表层的应力为残余拉应力,幅值为165MPa,而铰削孔壁表层的应力为残余压应力,幅值为78MPa;相比于钻孔试样,铰孔试样的疲劳条带间距较窄,裂纹扩展速率较低,其疲劳寿命是钻孔试样寿命的1.81倍。     

夹杂物尺寸及位置对51CrV4弹簧钢疲劳寿命的影响

用能谱仪、扫描电镜分析了51CrV4弹簧钢的疲劳断口,研究了夹杂物尺寸及位置对该钢疲劳寿命的影响规律。结果表明:51CrV4试验钢的疲劳强度为702.5MPa,在保证试样表面没有划痕和麻点的情况下,疲劳裂纹主要起裂于椭球状且塑性较低的复杂氧化铝夹杂;在夹杂物尺寸越大和距离表面越近的情况下,其疲劳寿命越低;在710MPa应力水平下近表面夹杂物的临界尺寸为5.47μm。     

用电镀铜锡合金薄膜实现圆片级气密封装

开发了一种基于电镀铜锡合金薄膜的绝压气压传感器圆片级气密封装技术以降低常规的基于阳极键合气密封装技术的成本及难度。通过实验确定了铜锡合金薄膜的电镀参数,实现了结构参数为:Cr/Cu/Sn(30nm/4μm/4μm)的铜锡合金薄膜;通过共晶键合实验确定圆片级气密封装的参数,进行了基于铜锡材料的气密封装温度实验。通过比较各种不同温度下气密封装的结果,确定了完成圆片级气密封装的条件为:静态压力0.02 MPa,加热温度280°,保持20min。最后,对气密封装效果进行X-射线衍射谱(XRD)、X射线分析、剪切力以及氦气泄露分析等实验研究。XRD分析显示:在键合界面出现了Cu3Sn相,证明形成了很好的键合;X射线分析表明封装面无明显孔洞;剪切力分析给出平均键合强度为9.32 MPa,氦气泄露分析则显示泄露很小。得到的结果表明:基于电镀铜锡合金薄膜可以很好地实现绝压气压传感器的圆片级气密封装。     

32Cr3MoVE渗氮轴承钢的高应力滚动接触疲劳性能

对采用双真空熔炼制备的32Cr3MoVE轴承钢进行表面渗氮处理,利用滚动接触疲劳试验机在4.5GPa高应力下研究其滚动接触疲劳性能,分析其滚动接触疲劳破坏机制。结果表明:试验钢的有效渗氮层深度为350μm,随距表面距离的增大,渗氮层残余压应力呈先增大后减小趋势,距表面300μm处的残余压应力最大,为610 MPa;渗氮层中存在沿晶界分布的白色脉状组织;利用双参数Weibull分布计算得到其滚动接触疲劳特征寿命、额定疲劳寿命、中值疲劳寿命分别为3.040×10~8,0.357×10~8,2.083×10~8周次;试验钢的滚动接触疲劳破坏模式包括表面起裂和次表面起裂两种,表面起裂试样剥落坑的平均直径及深度均明显大于次表面起裂试样的;表面起裂试样沿表面点蚀坑或划痕处起裂,次表面起裂试样在长时间循环接触应力作用下,次表面材料性能退化,导致裂纹萌生。     

铜铬合金的冷变形及断丝原因分析

实验研究了拉拔变形程度与亚微米晶铜铬合金显微组织、力学性能和导电性能的关系,并分析了拉拔过程中断丝的原因.结果表明,亚微米晶铜铬合金通过拉拔变形获得的变形晶粒尺寸为200 nm,硬度可达HV 185,抗拉强度达到600 MPa以上,而导电性能稍有下降.丝材断口形貌为杯锥断口,属典型的微孔聚集型断裂.在拉拔过程中,丝材中存在的大量细小弥散的第二相Cr颗粒与Cu基体变形不协调,是微孔产生和裂纹扩展的主要原因.     

7055铝合金高速加工表面完整性对疲劳寿命的影响

为优化高强度铝合金高速铣削工艺参数,提高构件的疲劳寿命,通过高速铣削及疲劳试验,研究了7055铝合金高速铣削工艺参数对表面完整性的影响以及表面完整性对疲劳寿命的影响。结果表明:铣削表面残余应力均呈现为压应力;每齿进给量对表面粗糙度的影响大于铣削速度的影响,铣削速度和每齿进给量对表面显微硬度的影响不显著;7055铝合金试样的疲劳寿命随表面粗糙度增大而降低,随表面残余压应力增大而提高;在试验参数范围内最佳的铣削参数为铣削速度1 100 m/min、每齿进给量0.06 mm/z,试件的表面粗糙度为Ra0.327μm,表面显微硬度为187.44 HV0.025,表面残余应力为-177.7 MPa,疲劳寿命为1.275×105次。     

钢丝绳弯曲疲劳与磨损试验研究

利用钢丝绳弯曲疲劳试验机,依据GB/T12347-2008《钢丝绳弯曲疲劳试验方法》进行了钢丝绳弯曲疲劳试验.阐述了试验的全部过程,主要包括试验目的、试验方法、试验轮导向轮直径、试验参数、试验结果等.试验完成后,对整体磨损、直径等值减少量、表面断丝、拆股断丝、试验前后破断拉力等进行了统计分析.     

Bending fatigue characteristics of wire rope

Wire rope in elevators can become disconnected by tensile stress from friction between the rope and sheave, and by repeated stress including bending stress from various effects formed during contact between the rope and sheave. It is known that in designing wire rope, its strength is affected when wire disconnection occurs. However, insufficient related data is available. Therefore, fracture strength reduction and the effect of bending fatigue on wire rope life is difficult to evaluate. We considered the effects of wire rope diameter and tensile stress on fracture strength and wire rope life. We observed that fracture strength rapidly decreased when bending fatigue accumulated at the same time that the wire became disconnected. Moreover, bending fatigue was shown to be a crucial factor in decreased wire rope life.     

Bending fatigue characteristics of corroded wire ropes

The corrosion of a wire rope reduces its life expectancy. In this study, repeated bending tests were conducted using a bending fatigue tester by changing the tensile load and corrosion time of wire ropes, which were the same type as those used in elevators. The number of broken wires was studied, and a tensile test was conducted for cases in which the fracture was severe. The effect of corrosion fatigue on life expectancy was considered by comparing fracture strength values and observing fracture surfaces. The results indicate that an increase in accumulated corrosion fatigue, a greater tensile load, and repeated bending cycles may yield a rapid decrease in fracture strength and an increase in the number of broken wires. Therefore, it is concluded that corrosion fatigue is an important factor that decreases the life expectancy of wire rope.     

中性腐蚀环境下钢丝的微动疲劳行为

在自制的微动疲劳试验机上开展中性腐蚀环境下单根钢丝的微动疲劳实验,考察在相同接触载荷下,不同振幅对钢丝的微动疲劳行为的影响,并用扫描电子显微镜观察疲劳钢丝的磨痕和断口形貌,研究钢丝微动疲劳断裂机制.结果表明:在较大的振幅下,钢丝的微动区均处于滑移状态,而在较小振幅下,钢丝的微动区从滑移状态逐渐转变为黏着状态;磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和塑性变形;钢丝疲劳寿命随着微动振幅的增大而减小;钢丝的疲劳断口可分为3个区域,即疲劳源区、裂纹扩展区及瞬间断裂区.     

微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化的影响*

微动疲劳易引起钢丝表面磨损和横截面积损失,进而造成钢丝断裂失效并缩短钢丝绳使用寿命。不同微动疲劳参数（接触载荷、疲劳载荷、钢丝直径和交叉角度）引起差异的钢丝微动疲劳磨损特性,故研究微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化规律影响至关重要。基于摩擦学理论和Marc仿真软件构建钢丝微动疲劳磨损模型,探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度和钢丝直径对钢丝微动疲劳磨损演化的影响规律。结果表明：钢丝微动疲劳磨损体积主要与接触载荷和疲劳载荷有关;疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积随着接触载荷的增加而增大,且不同接触载荷下疲劳钢丝磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;随疲劳载荷幅值的增加,疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积均呈增加趋势;在不同疲劳载荷范围下疲劳钢丝的磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;当接触载荷、疲劳载荷及钢丝间摩擦因数相同时,不同交叉角度和不同加载钢丝直径下疲劳钢丝的磨损体积相同。     

不锈钢微丝的制备及组织和性能研究

研究了不同直径的316L不锈钢微丝的组织和性能，并探讨了微丝制备过程中断丝的原因。结果表明，冷拉丝材退火后，随直径减小微丝的晶粒不断细化；随直径减小抗拉强度变化不大，而伸长率却逐渐下降；扫描电镜观察表明，微丝表面局部存在缺陷，而断口观察发现有非金属夹杂物存在；缺陷的存在将影响拉伸试样的伸长率，也是微丝制备过程中引起断丝的主要原因之一。     

连续定向凝固铜棒及其冷加工后的组织和力学性能

研究了连续定向凝固铜棒及对其进行大变形量冷加工后的线材的微观组织和力学性能。凝固铜棒具有纵向连续柱状晶组织,塑性优异,伸长率达到50．5%。经过冷轧和冷拔,柱状晶组织细化为纤维晶组织,并产生显著的加工硬化。经过真应变为3．6的冷变形加工,其抗拉强度由未变形的140MPa提高到418MPa,伸长率则下降了近70％。断口形貌观察表明：凝固铜棒、轧制后的铜杆及拉拔后的铜线都是穿晶韧性断裂．其微观断口均呈山峰状,且峰顶依次逐渐尖锐。     

超高强度钢十亿周疲劳研究

利用20kHz压电超声疲劳试验技术，对六种抗拉强度高于1500MPa的低合金钢进行测试。结果表明，这些材料并不存在传统规范中所谓的“疲劳极限”，它们在超过10^7，甚至10^9应力循环后仍然继续发生破坏，而且其S－N曲线表现出“阶梯”型特征。研究还发现，这些材料都存在一个分界应力幅值区间（或应力循环数区间，大约在10^6到10^7的平台内），裂纹萌生由试件表面向其内部转换。实验证明了十亿周级超高周疲劳裂纹由试件内部萌生的机理。     

A study on tensile and fatigue properties of aged NAS 254N stainless steel at elevated temperatures

The effects of aging on tensile properties and fatigue crack growth behaviors of NAS 254N stainless steel was studied. Yield strength and ultimate tensile strength of the aged specimens were almost the same as the as-received (as-rec.). The fracture strain, however, was decreased significantly by the aging, and the fracture surface of the aged at room temperature (RT) test was intergranular. As test temperature increased, yield strength, ultimate tensile strength and elongation decreased. And a type of serration was observed at 550-650°C As strain rate decreased, yield strength and ultimate tensile strength decreased, but elongation increased. It was observed that tensile strength and strain had a sudden change at one point. And this critical temperatureT _cr was 550°C. The effect of aging time on the tensile strength and strain was also investigated. Tensile strength and strain decreased significantly beyond 100hrs. Fatigue crack growth rate at RT was enhanced by the aging at high stress intensity factor range. This is due to the occurrence of the intergranular fracture in the aged specimen. At 650°C, the fatigue crack growth behavior was almost the same without intergranular fracture.     

新型热轧纳米析出强化超高强汽车板的疲劳性能研究

利用MTS-810疲劳试验系统进行高周疲劳试验,研究新型热轧Nb-Ti微合金化抗拉强度700 MPa级车厢板和780 MPa级大梁的疲劳性能,探讨晶粒尺寸、第二相(析出物、夹杂物)等对疲劳性能的影响机理。结果表明,在载荷比R= –1和循环基数为107条件下,700 MPa级车厢板和780 MPa级大梁钢的条件疲劳强度分别为438 MPa和443 MPa,疲劳强度比分别为0.61和0.57,明显高于一般钢材;试验钢的疲劳裂纹源包含驻留滑移带(Persistent slip bands, PSB)和大尺寸析出物或夹杂物;析出物尺寸越细小,发生裂纹失稳扩展所需要的临界断裂应力越高,不易形成疲劳裂纹源;第二相尺寸相当的前提下,带尖角的方形第二相较圆形或椭圆形第二相更易在交变载荷过程中发生应力集中,形成疲劳裂纹源;晶粒的超细化、析出物的纳米化、颗粒状或短棒状碳化物、低夹杂物水平是新型超高强汽车板具有优良抗疲劳性能的主要原因。