预充氢马氏体时效钢的氢脆性能研究

目的研究预先存在于试样中的氢对材料力学性能的影响。方法对固溶态和三种时效态18Ni马氏体时效钢,采用双电解槽装置测量了其氢扩散系数,用热分析法获得了材料的氢扩散激活能。采用慢应变速率拉伸法评估了在预充氢后镀镉密封试样的力学性能,并由此评估它们的氢脆敏感性。结果固溶态试样的氢扩散系数最大,为1.40×10~(-8)_ cm~2/s;对时效态试样,当时效温度分别为465、490、530℃时,氢扩散系数分别为6.23×10~(-9)、5.52×10~(-9)、2.84×10~(-9) cm~2/s,即随时效温度升高,扩散系数降低。而扩散激活能正好相反,固溶态的最小,其他的依次逐渐升高。四种试样均显示出氢脆敏感性,且随着预充氢电流密度升高而增大。T465和T490的氢脆敏感性均大于58%,T530的氢脆敏感性小于40%。四种试样的断口形貌均表现为由中心起裂,向周围呈放射状扩展。中心起裂源处为典型的沿晶开裂,扩展区为准解理开裂。结论过时效态样品的抗氢脆性能最好。预先存在于试样中的氢在拉伸过程中向中心富集,造成中心沿晶开裂,与动态充氢拉伸断口相反。     

The Effect of Asymmetric Heterocyclic Units on the Microstructure and the Improvement of Mechanical Properties of Three Rigid‐Rod co‐PI Fibers

Three kinds of rigid‐rod copolyimide (co‐PI) fibers are prepared by wet‐spinning of their precursor poly(amic acid)s, which are copolymerized from 3,3′,4,4′‐biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), p‐phenylenediamine (PDA), and the third asymmetric heterocyclic diamines, including 2‐(4‐aminophenyl)‐5‐aminobenzoxazole (BOA), 2‐(4‐aminophenyl)‐5‐aminobenzimidazole (PABZ), and 2,5‐bis(4‐aminophenyl)‐pyrimidine (PRM), respectively. The asymmetry is increasing in the order PRM < BOA ≈ PABZ. The introduction of asymmetric heterocyclic units results in mesomorphic order structure and decreases the size of microvoid of PI fiber, which apparently improves the toughness of PI fiber and shows positive effects on mechanical properties. The tensile strength and initial modulus of co‐PI fibers are in the ranges of 2.6–3.2 GPa and 91.8–133.5 GPa, respectively. The lowest asymmetry leads to the highest lateral order, crystal orientation, and initial modulus of BPDA/PDA/PRM co‐PI. Moreover, the introduction of asymmetric heterocyclic units can effectively improve compressive properties. BPDA/PDA/PABZ co‐PI fiber shows the highest loop strength and recoil compressive strength due to hydrogen bonding interactions. The highest orientation leads to the lowest transverse strength of BPDA/PDA/PRM co‐PI fibers, reducing the recoil compressive strength.

     

TiNiNb钎焊Cf/SiC与TC4接头组织结构

文中在钎焊温度980℃、钎焊时间15 min的条件下,采用Ti_54.8Ni_34.4Nb_10.8（原子分数,%）共晶合金粉末真空钎焊C_f/SiC复合材料与TC4钛合金.用SEM,EDS及差热分析法（DTA）观察测定了钎料组织、成分及熔点,分析了钎焊接头的微观组织结构.结果表明,Ti_54.8Ni_34.4Nb_10.8共晶钎料由Ti₂Ni及Ti（Nb,Ni）化合物组成,实际熔点为935℃.钎焊过程中,Ti和Nb元素与复合材料反应形成TiC和NbC混合反应层;钎料中的镍与TC4中的镍发生互扩散,在TC4钛合金侧形成扩散层;连接层由弥散分布的Ti（Nb,Ni）化合物和Ti₂Ni相组成.C_f/SiC与连接层界面为接头最薄弱环节,此处易形成裂纹.     

Sn改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的微观组织和力学性能

采用自制Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料钎焊TA2钛合金,研究了不同Sn元素含量改性Ti-Zr-Cu-Ni钎料的熔化特性、微观组织及物相、润湿及熔蚀性、接头拉伸强度。研究表明,Sn含量增加,Ti-Zr-Cu-Ni-Sn钎料固、液相线温度基本升高,但温度差值基本变窄,可更好地抑制钎焊界面脆性化合物形成。Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料组织由Ti、Zr基体和晶体相构成,Sn倾向与Ti、Zr结合形成Ti₂Sn₃、Ti₆Sn₅、Zr₅Sn₃等低熔点共晶相。Sn≤1.5%时,随Sn含量增加,钎料对TA2钛合金的润湿性逐渐变差;继续增加Sn,钎料润湿性改善,添加5%Sn的钎料对基体润湿最佳。添加5%Sn并降低Cu、Ni总量的改性钎料对TA2钛合金熔蚀减弱。相同钎焊工艺下,添加5%Sn接头的强度和塑性均有提升。钎焊温度升高,Ti-Zr-Cu-Ni钎料产生更多强化物相,致接头强度大幅提升,而Ti-Zr-Cu-Ni-5Sn钎料产生的含Sn物相强化作用对接头强度提升有限;相...     

热轧低密度钢Fe-1.80Mn-1.05Al-0.09C的高温热塑性

采用Gleeble 3500热模拟试验机对一种低合金系热轧低密度钢进行了高温(760～1200℃)热塑性研究,并结合光学显微镜、体视显微镜以及扫描电镜对拉断后的断口附近组织和断口形貌进行了表征。结果表明,随着拉伸温度升高,断口面积逐渐缩小,韧窝也逐渐变大变深,断面收缩率总体表现良好,均达到80%以上,表现出了良好的高温热塑性。但是试验钢在900～1000℃进行拉伸时,出现了多处颈缩现象,900～1000℃时存在理论塑性低谷区,应避免在900～1000℃进行铸坯矫直或轧制。     

基于分布位错法研究多条微裂纹对偏折主裂纹的影响

目的 采用理论方法求解多条微裂纹对偏折主裂纹的影响,重点分析偏折主裂纹尖端的力学行为及微裂纹对主裂纹扩展角度和闭合区域的影响等问题,为实际的工程应用提供理论依据。方法 运用叠加原理将主问题分解成2个子问题,通过材料力学方法求解子问题一;基于分布位错方法求解子问题二。进一步建立关于位错密度的奇异积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积分法解决位错密度方程的奇异性问题,并通过计算机编写程序,最终得到相关力学参量的数值解。结果 得到了偏折主裂纹附近的应力场以及微裂纹长度、微裂纹个数对偏折主裂纹尖端应力强度因子的影响等相关力学参量。分析了主裂纹不同偏折角度时的闭合区域,以及微裂纹的方位角、微裂纹个数等对偏折主裂纹扩展角度的影响。结论 裂纹面对拉应力有屏蔽作用,导致拉应力在裂纹面附近应力松弛,而裂纹尖端对拉应力有放大作用,随着应力增加将导致裂纹的扩展。一条微裂纹位于主裂纹尖端约–30°<θ<50°时,将使主裂纹尖端应力强度因子增加,促进主裂纹的扩展,而微裂纹位于50°<θ<90°或–90°<θ<–30°时,将使主裂纹尖端应力强度因子减小,抑制主裂纹的扩展。主裂纹尖端应力强度因子随微裂纹长度的增加而变大,随微裂纹与主裂纹间距离的增加而减小。     

齿根裂纹下的行星齿轮系统动力学特性研究

基于集总参数法,建立太阳齿轮有裂纹状态下的行星齿轮的动力学模型。提出一种考虑轮齿过渡曲线的啮合刚度改进方法,推导齿轮健康状态和裂纹状态下的时变啮合刚度计算方法,在此基础上求解振动响应。仿真结果表明：当齿根出现裂纹时,齿根的振动响应具有明显的冲击响应特征,且可以获得太阳齿轮故障的特征频率和倍频特性。最后将仿真信号与测试信号进行对比,试验结果与仿真结果吻合性较好,验证了所提动力学模型的有效性。     

增材制造GH3536合金的高温拉伸及疲劳裂纹扩展性能研究

采用选区激光熔化技术制备GH3536合金试样,经热等静压和固溶处理后对合金试样的显微组织、高温拉伸性能和不同应力比下的裂纹扩展性能进行了分析。结果表明,经热等静压和固溶处理后合金试样内部存在2种不同大小的等轴晶粒,在晶间存在连续片状分布的M₂₃C₆和M₆C碳化物。合金试样的拉伸性能随着温度的升高而不断下降,断裂方式由室温下的韧性断裂转变为900℃下的脆性断裂。在不同应力比下,合金试样的裂纹扩展方式主要为穿晶扩展,裂纹扩展速率随着应力比的不断上升而提高,在高应力比下合金内部的疲劳裂纹更倾向于在取向差较小的晶粒内部扩展。     

TC4钛合金惯性摩擦焊接头组织及断裂韧性与裂纹扩展特性分析

文章采用了XRD、SEM、EBSD等显微表征技术分析了焊态及焊后热处理态下焊接接头各区域的微观组织特征,并研究了焊接接头的断裂韧性和疲劳裂纹扩展性能。结果表明,焊缝区以再结晶组织为主,热力影响区等轴状初生α_p相转变为棒状结构,热影响区组织与母材基本相同,热力影响区与热影响区的原始β晶粒内部分区域形成了取向差角度约为60°的针状马氏体α′相,热处理促进了残余亚稳态β相分解,在片状α_s相间形成了大量断续分布组织。焊缝区α晶粒内大量的平行或交叉分布的片状α相和复杂的相界面结构可有效阻碍裂纹的扩展并改变裂纹的扩展路径,提高焊接接头的断裂韧性及抗疲劳裂纹扩展能力。     

超声喷丸对工业纯Zr疲劳裂纹扩展行为的影响

对厚度为2.0 mm的工业纯锆板材进行双面超声喷丸（USSP）处理,研究了超声喷丸（USSP）对微观组织演变和疲劳裂纹扩展（FCG）行为的影响。通过光学显微镜、激光共聚焦显微镜、背散射电子衍射仪、透射电子显微镜和X射线衍射仪分别对微观结构演变进行表征。采用紧凑拉伸试样进行FCG试验,对断口形貌和裂纹扩展路径进行分析。结果表明,USSP处理后形成了具有约250 μm深度残余压应力的表面梯度结构,USSP试样比原始试样表现出更高的强度和表面粗糙度。值得注意的是,USSP-8 min和USSP-12 min试样的疲劳裂纹扩展寿命比原始试样分别提高了28.1%和50.9%。USSP处理有助于提高疲劳裂纹扩展抗力,进而在一定程度上降低疲劳裂纹的扩展速率。FCG性能的提高可归因于残余压应力和晶粒细化的共同作用,残余压应力增强了裂纹闭合效应,降低了有效应力比。同时,晶粒细化使晶界比例增加,循环塑性区尺寸减小,从而有利于抵抗裂纹扩展。