无人机轴承保持架断裂机理分析

通过硬度分析、扫描电镜等方法对保持架的断裂现象进行了分析和检测。结果表明:断口源区微观形貌为韧窝花样,扩展区微观形貌均为韧窝花样,可见明显的疲劳弧线和疲劳条带,终断区为韧窝形貌,呈典型疲劳断裂特征。由此检测结果可知轴承挡圈的异常磨损是导致保持架疲劳断裂的根本原因。     

化学成分对锌铝合金动态断裂性能的影响

用Hopkinson杆加载系统在不同加载速率下,研究了ZA8、ZA27和ZA35三种锌铝合金的动态断裂性能随化学成分的变化趋势;并用扫描电镜对试样的断口形貌进行了观察。结果表明:在加载速率一定的情况下,随着合金中铝含量的增加,合金中面心α相含量逐渐增加,断口形貌由解理状向韧窝状转变,其动态断裂能和加载速率敏感性逐渐增大;而随着加载速率逐渐增大,只有ZA8合金的断口形貌不发生变化,ZA27、ZA35合金断口形貌由韧窝状向准解理状转变,使两者的动态断裂能随加载速率的增大而减小,并导致其加载速率敏感性逐渐降低。     

不同温度淬火对45钢疲劳裂纹扩展行为的影响

对不同温度(760,800,840℃)淬火+350℃回火处理的45钢进行了疲劳裂纹扩展速率试验,得到了疲劳裂纹扩展速率曲线,研究了淬火温度对其疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:与840℃淬火(常规淬火)后的相比,760,800℃亚温淬火后试验钢组织中存在未溶铁素体,且800℃亚温淬火后的马氏体组织细小,韧性较好;试验钢的疲劳裂纹扩展速率曲线在裂纹稳定扩展阶段符合Paris公式,随着淬火温度的升高,裂纹扩展速率减小;疲劳断口分为裂纹低速扩展区、裂纹稳定扩展区和瞬断区3个区域,800℃亚温淬火后的低速扩展区相对平坦,稳定扩展区则比较粗糙,存在准解理形貌,瞬断区有明显的撕裂棱、剪切唇和韧窝形貌,高度差达到283.9μm左右,韧性断裂所占比例较大。     

航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展行为研究

材料的疲劳寿命由裂纹形成寿命和扩展寿命两部分组成。针对航空发动机涡轮盘用GH4133B合金,进行室温下不同应力比的疲劳裂纹扩展试验,测试疲劳裂纹扩展门槛值。Paris公式回归分析结果表明,裂纹扩展速率随应力强度因子和应力比的增大而增大,含门槛值的修正Paris公式能精确描述疲劳裂纹扩展行为。利用光学显微镜在线观测裂纹扩展路径,并利用扫描电镜考察试样断口微观形貌。结果发现,随应力强度因子增大,裂纹扩展路径由平直变得曲折。在疲劳裂纹萌生区、稳定扩展区和快速扩展区,断裂表面依次呈现为解理断裂、疲劳条带和沿晶韧窝混合断裂模式。基于断口反推理论反推载荷和裂纹扩展方程,结果表明,利用反推方程预测疲劳裂纹的扩展,可有效防范疲劳断裂的发生。     

汽车内燃机曲轴开裂失效分析

从断口形貌、化学成分、机械性能、金相组织对开裂失效的曲轴进行分析。结果表明:开裂曲轴的基体组织存在魏氏组织且晶粒度粗大,严重损害曲轴的综合机械性能,使材料脆性增加,A类夹杂物分布不均,材料成分偏析严重造成曲轴的各向异性,加剧裂纹的扩展。观察断口发现存在多个疲劳源,扩展区形貌为解理+沿晶形貌,有明显的疲劳辉纹,断裂形式为疲劳断裂。     

金属解理疲劳破坏及其条纹形成机理的探讨

从飞机零件破坏的断口上观察的解理疲劳条纹表明:解理疲劳破坏断口上疲劳区的面积大于瞬时断裂区,断口边缘基本上没有剪切唇;在同一微区,解理疲劳裂纹扩展方向的不一致性比较明显,二次裂纹也较多;解理疲劳条纹的间距并非远大于延性疲劳条纹的间距;匹配断口的观察进一步表明解理疲劳裂纹及条纹基本上是凹凸对应的。最后,本文对传统的解理疲劳条纹形成机理提出了一些修正。     

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.     

回火和冲击试验温度对套管钻井钢冲击韧性及断裂机理的影响

对以铁素体+珠光体组织为主的钢材进行910℃淬火+不同温度回火(500,550,600℃)热处理,获得超高强度级套管钻井钢,并在不同温度(-60～20℃)下进行冲击试验,研究了回火和冲击试验温度对套管钻井钢冲击韧性和断裂机理的影响。结果表明：随着回火温度的升高,套管钻井钢的马氏体逐渐消失,形成回火索氏体组织,室温冲击时消耗的冲击能增大,最大冲击载荷减小;不同温度回火钢的冲击断口宏观形貌均为纤维区和剪切唇,断裂机理均为韧性断裂;550℃回火套管钻井钢的韧脆转变温度为-33.64℃,随着冲击试验温度的降低,其冲击能逐渐减小,宏观断口形貌由完全纤维区转变为近完全放射区,微观断口形貌由完全韧窝形貌转变为包含局部韧窝结构的准解理结构。     

回火温度对40Cr钢疲劳裂纹扩展的影响

本文采用三点弯曲压-压疲劳实验方法测量了40Cr钢不同温度回火后疲劳裂纹长度与循环周次的关系曲线。结果表明,低温回火后,40Cr钢在缺口处的起裂抗力高,一旦萌生了一定长度的疲劳裂纹,疲劳裂纹扩展速率明显高于高温回火和中温回火试样;随着回火温度的升高,40Cr钢在缺口处的起裂抗力减小,但疲劳裂纹扩展速率也减小。疲劳断口微观分析表面,在疲劳裂纹扩展初期,低温回火试样的疲劳断口表现出脆性疲劳纹特征,中温回火和高温回火试样主要是二次裂纹组成的疲劳纹,而且随着回火温度的升高,二次裂纹间距减小。在疲劳裂纹扩展中区和瞬断区,低温回火的疲劳断口主要为解理断裂和沿晶断裂特征,中温和高温回火的疲劳断口是以韧窝为主的韧性断裂特征。疲劳裂纹扩展机理的不同导致了疲劳裂纹扩展规律的变化。     

T7951二次时效对7055铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

通过疲劳裂纹扩展速率试验和扫描电镜观察研究了T7951二次时效对室温空气环境下7055铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:经二次时效处理后,该铝合金的裂纹扩展速率有所降低;二次时效前后铝合金疲劳断口的裂纹稳定扩展区均为准解理断裂,且均出现平行的疲劳条纹;二次时效前铝合金出现二次裂纹,其疲劳条纹间距大于二次时效后的;二次时效前后铝合金疲劳断口的瞬断区均为韧窝型穿晶断裂。     

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。     

钢齿轮表面合金涂层的显微结构和接触疲劳强度研究

研究了45钢齿轮轮齿表面Ni-P和Ni-Co合金涂层的显微结构和接触疲劳强度。采用电子显微镜、光学显微镜等对合金涂层进行了表面形貌、次表面组织、纵剖面界面组织、表面粗糙度、涂层的硬度和疲劳点蚀坑形貌特征的分析。接触疲劳试验结果表明,表面合金涂层能显著提高接触疲劳寿命和强度,使之与40Cr钢调质试件的相当。     

疲劳损伤的激光检测及细观初探

利用一种非接触、非破坏的激光衍射谱谱面光强检测方法，对ＬＹ１２ＣＺ铝合金板材试样进行了拉－拉非对称循环疲劳损伤检测。证明谱面光强对疲劳损伤是敏感的；衍射光强比Ｋ随循环次数Ｎ的增加单调下降；损伤变量Ｄ则随Ｎ的增加单调增加，当Ｄ达到其临界值Ｄｃ时疲劳破坏发生。同时对不同循环次数下试样表面进行电镜扫描分析，对衍射光强比变化的表面细观状态进行探讨。     

比例与非比例加载下多轴疲劳断口分析

利用扫描电镜对多轴比例和非比例加载下的薄壁管多轴疲劳试样的断口表面进行扫描观测分析。根据试件不同加载路径下的疲劳断口观测结果，研究多轴疲劳裂纹萌生及扩展机理。结果分析表明，比例加载下疲劳断口形式与单轴情况相似，具有Ⅰ型疲劳条纹特征。非比例加载下断口形式主要表现为Ⅰ型与Ⅱ型混合型断口特征。结合多轴非比例加载下的宏观力学条件，在微观机理方面探讨多轴非比例循环下的附加强化机制。     

动车铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能的研究

分析了动车用6005A铝合金的搅拌摩擦焊接头的显微组织及疲劳性能。研究表明:接头表面有Al2O3生成,接头焊核区是细小的等轴晶,并有"洋葱环"形貌,热影响区晶粒粗大,接头的疲劳强度低于母材,但高于MIG焊,疲劳断口为韧窝与准解理的混合断口。     

Si_3N_4陶瓷-白口铸铁在无润滑条件下的磨损性能分析

研究了无润滑条件下 Si3N4陶瓷 -白口铸铁磨擦副的磨损机理。通过对磨损表面的形貌分析和化学成分测试 ,发现粘附磨损和疲劳磨损是这一摩擦副磨损的主要形式 ;通过对试验数据进行回归分析 ,得知载荷对摩擦副磨损率的影响远大于速度对其的影响     

基于损伤力学的某飞机构件冲击疲劳寿命预估

某飞机起落系统中某重要构件在飞机往复起落中承受循环冲击载荷作用,需对该构件的冲击疲劳强度进行分析。损伤力学方法对冲击疲劳问题来说是一种新的分析方法。首先分析构件在静载荷作用下的细节应力,判明疲劳危险点,接着分析得到危险点在冲击载荷作用下的应力响应。然后构建冲击型损伤演化方程,并识别其中的材质参数,提出将应力响应视为载荷谱的应力应变场—损伤场解耦处理方式,发展了损伤力学—有限元法,使其可用于预估构件冲击疲劳裂纹萌生寿命。而后应用该方法对构件在冲击疲劳载荷与非冲击疲劳载荷作用下的疲劳裂纹萌生寿命进行预估,得到寿命预估结果,进而比较得到冲击疲劳载荷作用下和非冲击疲劳载荷作用下构件寿命的当量关系,为该构件的等效疲劳试验提供重要参考依据。     

Characterization of fretting fatigue damage by SEM analysis

Since the earliest studies of fretting fatigue were initiated surface damage and debris produced during the process have been of particular concern. The Scanning Electron Microscope (SEM) has proven to be a useful tool in the analysis of fretting damage mechanisms and their relationship to the degradation of fatigue properties. Results of analysis performed on fatigue specimens which have undergone simultaneous fretting damage and fatigue are presented.The results show that irreparable damage was not produced during the first fatigue cycles. Damage also was classified as initial or advanced by characteristic debris and surface appearance. Fretting damage produced at high fatigue stress was found to be similar in appearance to damage produced at low fatigue stress. Details of the damage and its relationship to the fretting process are discussed in the paper in some depth.     

应用聚焦离子束/电子束技术的碳纳米管探针制备工艺研究

提出利用电子束诱导铂沉积和聚焦离子束铣削技术,实现碳纳米管原子力显微镜探针针尖的制备和结构优化研究。结合高分辨率扫描电子显微镜观测和纳米操纵仪,利用电子束诱导铂沉积实现碳纳米管固定到普通原子力显微镜探针末端,可实现直径小于10nm的纳米管探针制备。提出基于聚焦离子束铣削和照射技术实现对纳米管针尖的长度、角度的精确调控优化,纳米管探针的角度调控精度优于1°。     

GaAs(110)量子阱材料生长和光学特性

GaAs (110)衬底上生长GaAs外延层时,不同生长条件下存在单层和双层两种生长模式,对应反射高能电子衍射(RHEED)强度振荡呈现出单双周期的变化。通过透射电子显微镜(TEM)、室温和低温光荧光谱(PL谱)对两种生长模式下的样品进行了测量。结果表明,量子阱样品在双层生长模式下光学性能较差,单层生长模式下光学性能比较好,但是量子阱界面会变得粗糙。利用这一特点,采用RHEED强度振荡技术,能够实现在GaAs(110)衬底上生长高质量量子阱。