超声冲击诱发表面纳米化及其对表面完整性的影响

采用不同超声冲击参数处理SMA490BW钢,研究了冲击后试样在低、高倍下的微观组织特征、残余应力及硬度分布等表面完整性能的变化。实验结果表明,经过超声冲击表面处理后,样品表面层晶粒细化为纳米晶,平均晶粒尺寸约为30nm;并在试样表层引入残余压应力,数值最大约为255.5MPa;超声冲击对SMA490BW钢表面能够起到明显的强化作用,与未经处理的试样相比,处理后试样表面硬度最大提高了约66.7%。超声冲击强化处理改善SMA490BW钢的表面完整性的效果与冲击电流、冲击时间之间的关系不遵循单调变化规律,超声冲击参数为20min/1.5A时,试样具有较好的表面完整性,冲击影响层深度约为320μm。     

超声冲击对高速列车转向架焊接十字接头超高周疲劳性能的影响

针对高速列车转向架在实际运用中出现的疲劳问题,利用HJ-Ⅲ型超声冲击处理装置,对高速列车转向架用SAM490BW钢十字接头焊趾进行超声冲击处理,并对处理后接头的超高周疲劳性能进行研究。结果表明,原始焊态试样和超声冲击态试样的S-N曲线均出现了传统意义上的水平段。超声冲击处理试样的疲劳强度相比于未处理试样提高了25%。经过超声冲击处理后,疲劳裂纹源的数量由多个变为单个,焊接接头焊趾处的应力集中系数下降了32.4%,降低了裂纹萌生概率;超声冲击降低了焊趾区域的残余拉应力,并诱发产生残余压应力,高达-255.5 MPa;焊趾表层晶粒得到细化,晶粒平均尺寸小于100nm;裂纹在塑性变形区扩展路径变长。     

超声冲击对AZ91D镁合金耐磨性能及显微硬度的影响

模板采用HJ-III型超声冲击设备对AZ91D镁合金表面了冲击处理,利用高倍透射电子显微镜研究了超声冲击细化晶粒的机理。分别研究了经超声冲击处理和未经处理的AZ91D镁合金的耐磨性能。用扫描电镜和显微硬度计研究了超声冲击处理对微观组织和显微硬度的影响。结果表明,超声冲击使AZ91D镁合金的表面出现了严重的塑性变形,塑变层深度约为120 祄,表面组织明显得到细化。并在AZ91D镁合金的冲击表面出现了残余压应力。超声冲击可极大的提高AZ91D镁合金的耐磨性能和显微硬度。耐磨性能和显微硬度随超声冲击电流和冲击时间的增加而提高,表明超声冲击是提高AZ91D镁合金耐磨性能和显微硬度的一种有效方法。     

超声冲击对MB8镁合金耐磨性能及显微硬度的影响

采用HJ-III型超声冲击设备对MB8镁合金表面进行冲击处理,利用高倍透射电子显微镜研究了超声冲击表层的微观组织及晶粒细化机制。对经超声冲击处理和未冲击处理的MB8镁合金的耐磨性能进行了对比研究。用扫描电镜和显微硬度计分别研究了超声冲击处理对磨损表面形貌和显微硬度的影响。结果表明：超声冲击使MB8镁合金的表面出现了严重的塑性变形,塑变层深度约为180 μm,表面组织明显得到细化。耐磨性能和显微硬度随超声冲击时间的延长而提高。与未冲击试样相比,在冲击时间为6分钟时,冲击电流为1.2A时,冲击试样的显微硬度和耐磨性分别提高了102.8% 和51.83%。     

超声冲击调整焊接接头残余应力的试验研究

利用HJ-Ⅲ型超声冲击设备对16Mn R钢对接接头的焊趾部位进行冲击处理,利用X射线应力仪测定不同冲击时间的焊趾表面纵向和横向残余应力,分析不同冲击时间对焊趾表面残余应力的影响及焊趾表面残余压应力随冲击时间变化的规律。结果表明,超声冲击能有效地将焊接接头的拉伸残余应力转化为对疲劳寿命有益的残余压应力。     

Fatigue properties of friction stir welded butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy

The fatigue properties of friction stir welded(FSW) butt joint and base metal of MB8 magnesium alloy were investigated.The comparative fatigue tests were carried out using EHF-EM200K2-070-1A fatigue testing machine for both FSW butt joint and base metal specimens.The fatigue fractures were observed and analyzed using a scanning electron microscope of JSM-6063 LA type.The experimental results show that the fatigue performance of the FSW butt joint of MB8 magnesium alloy is sharply decreased.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of base metal and welded butt joint is about77.44 MPa and 49.91 MPa,respectively.The conditional fatigue limit(2 × 10~6) of the welded butt joint is 64.45%of that of base metal.The main reasons are that the welding can lead to stress concentration in the flash area,tensile welding residual stress in the welded joint(The residual stress value was 30.5 MPa),as well as the grain size is not uniform in the heat-affected zone.The cleavage steps or quasi-cleavage patterns present on the fatigue fracture surface,the fracture type of the FSW butt joint belongs to a brittle fracture.     

超声冲击工艺参数对SMA490BW钢塑变层的影响

用HJ-Ⅲ型超声冲击设备对SMA490BW钢表面进行冲击处理,利用GX-51OLYMPUS金相显微镜观察冲击处理后试样表面微观结构的变化,测试试样冲击层的深度。结果表明:超声冲击使SMA490BW钢表层产生严重的塑性变形,电流相同时塑变层深度随着冲击时间的延长而增加;电流为2.0、1.5 A时的塑变层深度基本相同,说明塑变层深度并不会随冲击强度的增加而无限增加;冲击强度相对较大时,试样表层开始出现微观缺陷使表面质量劣化。     

SMA490BW钢低组配接头的疲劳性能研究

为发挥低强匹配焊接能改善高强钢的可焊性、有效降低约束力和预热温度的优点,采用J422焊条焊接超声疲劳试样,对高铁转向架用钢SMA490BW低组配十字焊接接头开展常温拉压条件下的超声疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究低组配接头的疲劳失效机理。试验结果表明:十字焊接接头试样均断于焊趾,疲劳S-N曲线呈连续下降趋势。将十字接头的疲劳性能与板状母材进行对比分析,发现十字接头的疲劳寿命远低于母材。在循环周次为3.11×106时,十字接头试样的疲劳强度仅为母材的67%。试样疲劳断口的扫描电镜(SEM)分析结果显示,裂纹源主要位于焊趾处的熔合区,该区域存在的几何不连续性及焊接缺陷会引起较大应力集中,是导致焊接接头疲劳断裂的主要因素。