α-Ti拉伸裂纹成核和扩展的高压电子显微镜动态观察

本文报道了α-Ti拉伸裂纹成核和扩展的高压电镜动态观察的实验结果,完整地观察到位错运动导致滑移带两端形成滑移台阶,由于应力集中,在滑移台阶处裂纹成核,并在应力作用下扩展。裂纹扩展有两种方式:(1)在应力作用下裂纹尖端塑性区减薄,裂纹以不连续的方式沿着减薄区扩展;(2)主裂纹与其前端的微裂纹或孔洞联结导致扩展。文章还指出,在α-Ti中晶界可能不是裂纹成核的择优地点和裂纹扩展的优先路径。     

慢加载条件下氢对裂纹萌生与扩展的作用

在扫描电镜原位拉伸条件下，研究了氢原子对正火态的Ｃｒ－１Ｍｏ钢裂纹萌生与扩展的作用结果发现：氢原子使缺口根部韧性裂纹萌生时的临界塑变降低，并使裂纹的扩展方式从沿最大切应力方向的连续扩展改变成沿最大主应力面的跳跃扩展．试验未发现明显的氢致塑变特征．文中对氢原子的影响机理进行了分析．     

A356铝合金中裂纹的萌生及其扩展

研究了A356铝合金在冲击载荷作用下的裂纹萌生及其扩展过程。结果表明：α-Al枝晶二次枝晶臂间板片状共晶体是材料中最薄弱的区域。该区域中尺寸最大的Si颗粒首先发生断裂形成裂纹源，而枝晶与枝晶间体积较大的块状共晶体强度相对较高，裂纹源不会首先在该区域;正确性同裂纹优先在板片状共晶体中传播，而块状共晶体对裂纹的传播有一定阻碍作用，要提高合金的力学性能就必须设法减少或消除薄弱的板片状共晶体的相对数量。建立了A356合金在啊大；和作用理生、长大及传播的模型，用这个模型解释了提高冷却速度以获得细晶粒的方法并不一定能提高合金的抗拉强度；相反，使用高效的晶粒细化剂能够减少或消除板片状共晶体，从而可能会提高合金的性能。     

10CrNi3MoV钢气体保护焊氢致裂纹的萌生和扩展

研究了气体保护焊 (WM96 0 -S焊丝和Ar 2 0 %CO2 气体 )不预热焊接5 90MPa级 10CrNi3MoV钢氢致裂纹萌生和扩展规律。在 - 5℃和相对湿度 80 %的条件下 ,采用小铁研抗裂性试验方法进行抗裂性试验。通过比较单道焊和双道焊的裂纹率及裂纹扩展方式说明 ,MIG焊 (熔化极惰性气体保护电弧焊 )焊缝具有良好的抗裂能力 ;双道焊的抗裂能力显著高于单道焊 ;单道焊时氢致裂纹为沿晶方式扩展 ,双道焊时氢致裂纹为穿晶方式扩展。双道焊时 ,第一道焊缝HAZ(热影响区 )过热区受第二道焊缝焊接热循环作用 ,在根部HAZ粗大晶粒晶界两侧产生的细小晶粒是影响氢致裂纹扩展方式和提高抗裂能力的主要原因。根据裂纹扩展方式的变化 ,对氢致裂纹萌生和扩展机制进行了讨论     

球墨铸铁热疲劳裂纹萌生和扩展行为研究

以球墨铸铁QT400-15为研究对象,研究上限温度在600~900℃范围内时其热疲劳裂纹的萌生和扩展行为。结果表明,热疲劳裂纹主要是在石墨与基体交界处或交界处附近萌生,氧化对裂纹的萌生和扩展起辅助作用。主裂纹从人工缺口出发,通过环形裂纹带、楔形或者条形裂纹与沿线裸露或者浅埋石墨连接,从而形成长裂纹。石墨的不圆整以及线性排列、上限温度超过共析转变温度均加速裂纹的萌生和扩展。     

2524-T34合金疲劳裂纹的萌生和扩展行为

通过四点弯曲疲劳试验研究2524-T34板材的疲劳性能,借助金相和扫描电镜观察疲劳裂纹的萌生和扩展行为。结果表明:2524合金具有良好的疲劳性能,疲劳强度达到屈服强度的80%以上;疲劳裂纹主要在第二相粒子以及第二相粒子/基体界面萌生,裂纹扩展过程中的偏转与晶界的阻碍有关;相邻晶粒内两个有利滑移面之间的位向差是控制裂纹通过晶界扩展的重要因素。     

珠光体裂纹萌生与扩展的TEM原位观察

在透射电镜中进行动态拉伸原位观察珠光体裂纹萌生与扩展的微观过程。结果表明：珠光体裂纹萌生与扩展方式取决于珠光体层片和拉伸轴的位向关系。当珠光体层片平行于拉伸轴时，裂纹在渗碳体和铁素体中交替萌生，垂直于层片扩展；当珠光体层片垂直于拉伸轴时，裂纹在铁素体中萌生，平行于层片扩展；当珠光体层片与拉伸轴斜交时，裂纹通过渗碳体和铁素体交替断裂而扩展；裂纹也可以在珠光体团边界萌生和扩展。     

铸轧辊表面裂纹的萌生及扩展机理

对某厂生产中实际使用的铝板铸轧辊辊套进行解剖,采用金相显微镜、扫描电镜及能谱分析等对表面裂纹和试件断口形貌进行观察。采用X射线衍射仪对裂纹中铝的化合物属性进行测量,分析铝液对铸轧辊辊套表面裂纹形成及扩展的影响;采用金相显微镜对辊套表面及内部金属组织进行对比观察,分析高温及复杂应力作用对铸轧辊辊套表面金属组织性能的影响。结果表明：辊套表面裂纹起源于机械加工产生的微缺陷,铝液对铸轧辊表面腐蚀作用很小,但是渗入到裂纹中的铝液凝固氧化后,相当于在辊套表面金属中嵌入高硬度的杂质,在轧制过程中复杂应力作用下将加快裂纹的扩展速度;高温及复杂应力作用对铸轧辊辊套表面金属组织的影响不大。     

半固态流变成形AZ91D汽车零件裂纹萌生和扩展

制备了半固态流变成形AZ91D汽车轮胎主动安全装置零件,通过"25 000km路试试验"和"轿车突然放气继续行驶50km路试试验",研究了该零件的疲劳裂纹萌生和扩展行为。结果表明,该汽车零件疲劳裂纹主要在夹杂、夹杂与基体界面、第二相粒子与基体界面、气孔等区域萌生;应力控制成核机制是尺寸较大夹杂处裂纹荫生的重要原因之一,塑性应变控制机制为第二相粒子/基体界面或细小夹杂/基体界面裂纹荫生的重要因素;其力学短裂纹扩展初期以邻近的短裂纹汇合扩展为主要特征,扩展过程存在裂纹闭合效应,塑性诱发的裂纹闭合机制是主要因素。     

SPCD深冲板冲压成形中裂纹的萌生及扩展观察

借助SEM和EBSD对SPCD深冲板冲压成形过程中裂纹的萌生及扩展行为进行观察,分析了影响其成形开裂的主要原因。结果表明,在微观织构有利于塑性潜能发挥的情况下,析出碳化物先于铁素体发生断裂,铁素体与析出碳化物交界处为微裂纹最先萌生的位置;由于铁素体基体与析出碳化物塑性不同,协调变形不良,两相界面处容易产生应力集中,这为裂纹扩展提供了通道,碳化物对扩展中的裂纹有吸引作用;尺寸超过20μm大尺寸析出碳化物的存在严重影响深冲板的塑性;铁素体晶粒尺寸的不均匀导致晶粒之间在拉深过程中变形协调能力下降,造成拉深后深冲板表面呈现波浪状局部失稳、粗糙度增大,从而引起"橘皮状"特征出现。     

改性高锰钢裂纹萌生与扩展的原位拉伸研究

借助扫描电镜(SEM)装载的原位拉伸台,观察了经热处理的两种改性高锰钢裂纹萌生与扩展的动态变化过程。结果表明,在改性高锰钢原位拉伸过程中,裂纹源主要为预制缺口处、滑移线密集处、第二相/奥氏体界面及晶界。载荷使奥氏体基体内部形成高密度滑移线,裂纹扩展以向晶内滑移线密集处扩展为主,碳化物/奥氏体界面次之。对于含C和Mn较高的改性高锰钢Mn18,当塑性变形达到一定程度后,由于位错塞积和晶界阻碍效应,碳化物与基体的协同运动受到阻碍,在较大颗粒状碳化物/奥氏体界面产生应力集中,裂纹由此扩展而发生断裂。     

氢致裂纹扩展的分形研究进展

阐述了分形断裂的发展及应用,指出分形应用于材料的断口分析,可从实验方面和理论方面 得出分维D与材料特性、物理量的关系.总结了国内外氢致裂纹扩展的分形研究成果,表 明了分形断裂力学引入可为环境断裂研究提供新思路.     

Co-P合金镀层热疲劳裂纹萌生扩展的研究

对钢结硬质合金表面进行Co-P合金化学镀,对镀层进行25～680℃的热疲劳试验,研究了热疲劳裂纹在镀层的萌生与扩展特征。结果表明:热裂纹的出现包括孕育期、萌生期与扩展期;热裂纹优先在镀层表面应力最集中的区域萌生;在热裂纹萌生和扩展的同时伴随着氧化腐蚀,氧化腐蚀缩短裂纹的孕育期,促进裂纹的萌生。     

氢致裂纹扩展的分形模型

基于氢致裂纹扩展的氢增塑性理论,提出一种氢致裂纹扩展 的分形模型,并根据分形几何理论,建立了金属在氢环境下广义有效表面能Γ(H)与分形 维数D以及氢致裂纹扩展应力强度因子KIH的关系,从而得到D与KISCC的 关系,并进行实验验证,表明方法的正确性.     

基于XFEM的焊接结构裂纹萌生扩展仿真研究

为研究焊接结构裂纹的萌生扩展,利用ABAQUS软件建立4种不同焊趾倒角的焊接十字接头模型,采用扩展有限元单元法(XFEM),在不预置裂纹的情况下,网格类型分别设置为平面应力状态和平面应变状态,进行裂纹萌生扩展模拟。结果表明:在平面应变状态下,裂纹更容易萌生扩展,焊趾倒角对裂纹的萌生位置和扩展路径存在影响。     

A356铸造铝合金的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展研究

研究了A356-T6铸造铝合金的缺口疲劳裂纹萌生与早期扩展行为及机制.结果表明,热等静压试样的疲劳抗力优于非热等静压试样.对于钝缺口试样,疲劳裂纹萌生于缺口根部附近的多个平面,最终哪个裂纹源扩展成主裂纹取决于局部微观组织.对于缺口几何形状不同的热等静压和非热等静压疲劳试样,在疲劳过程中,不管是在高应力状态下,还是在低应力状态下,都出现了铝基体的循环塑性变形和共晶硅粒子断裂导致疲劳裂纹萌生.对于非热等静压试样,铸造缩孔在构件的疲劳过程中起着重要作用,但即使缺口根部存在较大尺度的铸造缩孔,导致了疲劳裂纹萌生,但也同时观察到疲劳裂纹从共晶硅粒子、金属间化合物、铝基体的滑移带和铁基金属间化合物等处萌生.对于脆性的A356铸造铝合金可采用修正的断裂力学参量ΔKn、局部应力范围Δσ或局部应变幅Δε/2作为控制参量来表征疲劳裂纹萌生行为,而缺口有效应力强度因子范围ΔKneff和ΔJs参量可用来表征缺口场中短裂纹扩展行为.     

飞机主承力构件疲劳裂纹萌生和扩展的声发射评价

讨论了利用声发射(AE)监测飞机关键部位疲劳裂纹形成和扩展的意义、可行性以及应当注意的问题.提出利用多参数识别和相关技术从高背景噪声中获取裂纹扩展所产生的声发射信号,并曾在疲劳试验过程中多次成功预报了飞机一些主承力构件的疲劳裂纹萌生和扩展.     

板级封装焊点中热疲劳裂纹的萌生及扩展过程

采用试验观测和数值模拟相结合的方法研究表面贴装板级封装焊点在热疲劳过程中的裂纹萌生及扩展规律。结果表明,在热疲劳过程中,焊点上存在着3个典型的热疲劳裂纹萌生位置,其中器件与钎料的交角附近区域最容易发生裂纹萌生。这与数值模拟分析得到的焊点在热疲劳过程中所产生的非弹性应变分布规律基本一致。无铅钎料焊点相对于锡铅钎料焊点具有相对较长的热疲劳寿命;焊盘尺寸较小时,热疲劳裂纹扩展速度相对较大。这与焊点中的等效非弹性应变数值具有较好的一致性。     

超声强化对TC6钛合金疲劳裂纹萌生和扩展的影响

对TC6钛合金进行超声强化处理,并与磨削抛光后的试样进行对比,研究超声强化对TC6钛合金疲劳性能的影响。利用金相显微镜和扫描电镜对超声强化和磨削抛光后试样的表层组织和断口进行分析,并对疲劳试验后的数据进行拟合得到两种工艺下的S-N曲线。结果表明,超声强化不当会对TC6钛合金的疲劳寿命产生很大影响,引发疲劳寿命的大幅下降。原因在于不适当的强化会造成TC6钛合金变形不协调而产生微观损伤,降低了萌生寿命。绘制了超声强化晶粒结构分布图,解释了强化微观损伤的成因,为钛合金的强化工艺以及强化损伤分析提供了指导。     

Cu双晶的循环形变行为与疲劳裂纹萌生：Ⅱ.疲劳裂纹萌生与早期扩展

用扫描电镜观察了受应变疲劳载荷作用的Ｃｕ双晶物的表面形貌，发现晶界是疲劳形变双晶是有利的裂纺萌生地点，在滑移带撞击晶界的地方，特别是在几条粗滑移带共同撞击晶界的地方观察到许多疲劳微裂纹；并且发现与平行晶界双晶相比，垂直晶界双晶有有利于疲劳裂纹沿晶界作早期扩展。