人工缺陷对S38C车轴钢疲劳极限的影响

采用布氏硬度计和电火花烧蚀方法在S38C车轴钢疲劳试样上引入压痕和电火花凹坑两类人工缺陷,研究含不同尺寸人工缺陷试样的疲劳极限,并与Murakami模型的计算结果进行对比。结果表明:疲劳裂纹从人工缺陷底部萌生;在研究范围内,含人工压痕和电火花凹坑试样的疲劳极限均随着缺陷投影面积的增加而呈线性降低趋势;在缺陷于横截面上投影面积相同条件下,试验得到含电火花凹坑试样的疲劳极限比含人工压痕试样的低30 MPa左右,含人工压痕试样的疲劳极限试验值比计算值高约50MPa,而含电火花凹坑试样的疲劳极限仅比计算值高约20MPa,含该类缺陷试样的疲劳极限可由Murakami方程进行近似预测。     

低镍球墨铸铁低温冲击性能及断裂机理研究

使用激光共聚焦显微镜、扫描电镜和示波冲击等实验手段研究了镍元素(0.0%～0.9%,质量分数,下同)对球墨铸铁的微观组织和低温冲击性能的影响,对低温断裂机理进行了探讨。结果表明:含镍0.7%退火态球墨铸铁的韧脆转变温度低于-60℃,其-70℃下冲击功高于12J;适量镍元素添加能有效地细化晶粒和强化基体,改善球墨铸铁的低温冲击性能。     

高速列车S38C车轴外物致损模拟与疲劳性能研究

外物致损是造成高速列车车轴疲劳失效的典型因素之一。采用立体显微镜分析CRH2系列高速列车S38C车轴表面的损伤，借助轻型空气炮向取于S38C车轴表面的四点弯曲疲劳试样发射多种角度、速度的球形和正方形钨钢弹体，模拟外物致损。采用逐步加载法来确定损伤试样的疲劳强度，在场发射扫描电镜下观测损伤特征和疲劳断口形貌。结果表明，车轴表面的损伤大部分是刮擦，少部分是缺口。球形弹体垂直冲击损伤随着速度的增大变得逐渐恶劣，材料缺失和微裂纹分布在损伤边缘，底部出现绝热剪切带引发的裂纹；球形弹体斜冲击损伤出射区主要以形变和剪切作用下的掉块为主；方形弹体冲击损伤形态各异。不考虑损伤形成的工况，试样疲劳强度随着损伤深度的增加而降低，深度作为损伤评价参数具有可操作性，本研究为车轴外物致损检修标准的制定提供参考。     

铁路车轴表面强化技术研究与应用

车轴是列车转向架的核心部件之一,引发车轴失效的表面损伤形式主要包括腐蚀、微动磨损和外物致损。表面强化可改善车轴表面完整性,进而抑制裂纹萌生和延缓裂纹扩展,以提高车轴疲劳强度并延长剩余寿命。车轴表面强化技术主要包括滚压、喷丸及表面感应淬火。首先,概述了国内外普速和高速列车车轴表面强化技术的基本原理:滚压和喷丸等物理强化方式使车轴表面塑性变形硬化并引入残余压应力,表面感应淬火通过马氏体相变提高车轴表面强度并引入残余压应力。然后,重点综述了上述3种表面强化技术的研究进展及其在当前车轴制造过程中的应用,其中,深度滚压是车轴表面强化的主要方式,表面感应淬火主要应用于部分高铁车轴上,而喷丸在车轴上的应用尚少。最后,从经济性和安全性的角度对比了车轴表面强化技术的优劣:喷丸强化深度有限,不足以提高车轴剩余寿命;中碳钢车轴表面淬火方案在淬硬层深度和残余应力大小方面均优于合金钢车轴滚压方案。基于损伤容限设计的评价为未来车轴表面强化技术的研究和应用提供了借鉴。     

热喷锌、冷喷锌与富锌涂料三种涂层的耐蚀性对比

通过厚度测量、腐蚀电位测试和盐雾试验对钢铁结构腐蚀防护中常用的热喷锌、冷喷锌和富锌涂料三种涂层的耐蚀性进行了对比研究。结果表明:热喷锌涂层厚度不均匀,致密性差,盐雾试验21d后,涂层以点蚀的形式失效;富锌涂料涂层的腐蚀电位高于另外两种涂层的,在湿热盐雾环境中,鼓泡导致涂层和基体脱离而失去保护作用;冷喷锌涂层的厚度均匀,与基体结合力强,具有自修复能力和最好的耐蚀性。     

压痕对车轴钢疲劳极限的影响

利用硬度计在光滑沙漏状车轴钢疲劳试样上制造压痕,同时利用电火花在试样上加工缺陷,通过疲劳试验研究两种缺陷尺寸与试样疲劳极限之间的关系.将两类试样的测试结果和基于材料硬度、缺陷投影面积的Murakami模型计算结果进行对比.利用扫描电镜观察试样疲劳断口.结果表明,与计算结果相比较,压痕局部塑性变形导致的加工硬化和残余应力对试样的疲劳强度没有影响,裂纹依然从应力集中最大的压痕底部起裂.电火花缺陷表面粗糙度较大引起二次缺口效应,表面硬脆的重铸白层上还有微孔和微裂纹存在,导致此类试样疲劳强度低于模型计算结果,裂纹从电火花缺口底部多处萌生.      

7A04-T6铝合金在氯化钠溶液中的腐蚀行为及其对拉伸性能的影响

采用激光共聚焦显微镜研究了7A04-T6铝合金在3.5%NaCl溶液中腐蚀形貌随时间的演变;对浸泡试样进行了失重计算和拉伸性能测试,并观察了拉伸断口形貌。结果表明,在初始两周,金属化合物周围的沟逐渐加深并向四周扩展,这是失重的主要原因,此时腐蚀对拉伸性能影响较小;随后,腐蚀产物在金属表面的沉积,腐蚀面积的增加以及暴露出来的金属化合物粒子数量的增多导致腐蚀失重速度加快;金属间化合物周围的沟连在一起并向基体深入,造成拉伸试样颈缩现象弱化,延伸率下降。     

7A04-T6铝合金中金属间化合物对其阳极氧化膜耐蚀性的影响

为研究7A04-T6铝合金中金属间化合物对其阳极氧化膜耐蚀性的影响,采用激光共聚焦显微镜对热挤压7A04-T6铝合金棒材不同方向截面的金相组织进行观察,并借助背散射和能谱鉴别组织中尺寸较大的金属间化合物颗粒,然后观察试样上含有金属间化合物区域在阳极氧化前、后和腐蚀不同时间后的形貌,并对腐蚀不同时间后的试样进行电化学阻抗谱(EIS)测试。结果表明,7A04-T6铝合金中尺寸较大的金属间化合物颗粒导致的阳极氧化膜孔洞是阳极氧化膜底部腐蚀、氧化膜破裂和最终完全失效的原因。     

外物损伤对S38C车轴钢疲劳性能的影响

采用空气炮发射钨钢球弹体以不同角度撞击S38C车轴钢试样表面预制弹坑缺陷;利用四点弯曲疲劳试验法获得缺陷试样的疲劳强度;使用超景深光学显微镜表征弹坑的几何形态和截面组织;借助扫描电子显微镜观察弹坑和疲劳断口形貌.结果表明:在200 m/s冲击下,30°冲击对缺陷试样疲劳强度的影响较小,其余角度(45°、60°、75°和90°)冲击试样的疲劳强度随着冲击角度的增大而下降,其中90°冲击试样的疲劳强度较光滑试样下降约40％.弹坑底部会形成绝热剪切带(ASBs)以及由剪切带开裂形成的裂纹,倾斜冲击试样疲劳裂纹源主要位于弹坑出射区边缘材料失效处,垂直冲击试样疲劳裂纹从弹坑两侧扩展.损伤试样的疲劳强度随缺陷深度d和缺陷截面积平方根的增大有相似的下降趋势.