晶界角度对一种镍基双晶高温合金持久性能的影响

研究了晶界角度对一种镍基双晶高温合金持久性能的影响.结果表明,双晶试样的持久性能低于单晶试样.随着晶界角度的增加,试样的持久性能降低,断裂方式逐步由穿晶断裂向沿晶断裂过渡.随着温度的升高,由穿晶断裂过渡到沿晶断裂的临界晶界角度变小.871℃,552MPa条件下,12°晶界断口开始出现沿晶断裂特征;1100℃,120MPa条件下,4.5°晶界断口开始出现沿晶断裂特征.     

垂直晶界和倾斜晶界Cu双晶的疲劳开裂行为及其机制

用扫描电镜（ＳＥＭ）研究了一种垂直晶界和两种倾斜晶界Ｃｕ双晶的疲劳开裂行为及其机制。这三种双晶组元晶体的取向均为「１３４」。结果表明,沿晶界的疲劳开裂是Ｃｕ双晶疲劳破坏的主要形式,但垂直晶界和倾斜晶界双晶疲劳裂纹萌生的机制有所不同。垂直晶界双晶沿晶疲劳裂纹主要由驻留滑移带撞击晶界面产生,而倾斜晶界双晶疲劳裂纹的萌生是由晶界两侧晶粒的滑移台阶而引起的应力集中所致。造成这种差别的原因同两种双晶的活动滑     

拉伸过程中SRR99双晶高温合金取向差对拉伸性能的影响

研究了不同取向差下SRR99双晶高温合金的拉伸性能。结果表明,随着取向差的不断增加,材料的塑性变形能力降低,当材料的取向差为4°时,材料的塑性相对最好。同时,随着取向差的增加,材料的断裂机制逐渐由沿滑移带断裂过渡到部分沿晶断裂和完全的沿晶断裂。     

不同应力状态下6063铝合金断裂机制原位拉伸研究

用SEM-520原位拉伸实验对可以实现不同应力的6063铝合金试件的断裂过程做了详细研究和分析.研究结果表明:不同应力状态下的铝合金试样在拉伸过程在其表面上都产生了大量的滑移带,但断裂机制不同.随着三轴应力度的降低,断裂从正断向剪断过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6063铝合金晶界是其最薄弱环节,大量微裂纹产生于晶界,随着载荷的增加,微裂纹长大和扩展,与此同时,在局部变形带中沿晶界和滑移带又产生了新的微裂纹,微裂纹之间通过扩展或剪切而连接导致试样断裂;试样最小截面上的三轴应力度越小,试样断口的2个面上韧窝的取向越明显,而且断口越光滑.     

小角度晶界对DD6单晶高温合金980℃拉伸性能的影响

针对第2代单晶高温合金DD6,采用籽晶制备了小角度晶界双晶试样.初步定量研究了小角度晶界对单晶高温合金DD6 980℃拉伸性能的影响.结果表明,随着小角度晶界角度的增加,试样的塑性显著降低,抗拉强度下降.与[001]取向标准试样的韧窝型断裂不同,小角度晶界试样出现不同程度的解理断裂特征,在晶界角度较大时,出现明显的沿晶断裂特征.与[001]标准试样相比,小角度晶界试样的断裂过程发生了变化,导致断裂机制发生变化.在980℃条件下,垂直于拉伸应力轴的枝晶界和小角度晶界将导致合金拉伸性能的降低.     

单晶高温合金损伤与断裂特征研究

研究了单晶高温合金在持久、拉伸和低周疲劳条件下的损伤与断裂特征。结果表明:单晶合金高温持久微观断裂方式为沿原始微孔洞扩展的微孔聚集型断裂,中温持久微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂;高温拉伸首先在内部以微孔聚集型模式开裂,最后阶段以滑移剪切的方式发生断裂,微孔聚集型断裂过程占主要地位,中温拉伸以纯滑移剪切的方式发生断裂,断口由一个平面组成;低周疲劳断裂由裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展3个阶段组成。断口呈现多源开裂特征,疲劳裂纹一般萌生于表面。疲劳裂纹扩展初期断口基本与主应力方向垂直,随着疲劳裂纹扩展,断口表现为与主应力约成45°的平面特征。     

6063铝合金韧性断裂机制的研究

设计可实现不同应力状态的原位拉伸试样,在SEM下进行原位拉伸试验,对断裂过程做了详细的研究和分析.试验表明,不同应力状态下的试样表面在拉伸过程中都产生了大量的滑移带,但其韧性断裂机制不同.随着三轴应力度的降低,断裂从韧窝剪切机制向纯剪切断裂机制过渡,试件断口也由韧窝断裂模式向剪切断裂模式演变;6063铝合金的晶界最薄弱,微裂纹形核于晶界,随载荷增大,微裂纹之间通过扩展或剪切连接导致试样断裂;试样最小截面上的三轴应力度越小,试样断口的两个面上韧窝的取向越明显,而且断口越光滑.     

超细晶高性能Cu-0.6Cr合金的疲劳裂纹的产生与断裂

研究了经等径角挤压工艺(ECAP)制备的超细晶和粗晶Cu-0.6Cr合金的疲劳裂纹的产生和断裂,用扫描电镜观察表面和断口形貌.研究发现,粗晶Cu-0.6Cr合金的驻留滑移带非常杂乱,超细晶铜铬合金的剪切带沿着ECAP最后一道次剪切面发展,沿着ECAP最后一道次剪切面发展的剪切带在疲劳断裂初期和早期的裂纹增殖中起着决定性作用.ECAP挤压形变剪切面和沿平面界面的晶界剪切滑动是循环形变剪切带形成的主要机制.粗晶铜铬合金的断口呈塑性特征.而超细晶铜铬合金的断口则显示脆性特征.     

EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用

用EBSD技术研究了在恒定应力和长期氢扩散作用下马氏体不锈钢的氢脆断裂机制。结果表明,氢脆在初期阶段萌生沿晶裂纹,晶界开裂有选择性和倾向性,高能量的大角晶界易发生开裂,低能量的CSL晶界抑制氢脆裂纹。沿晶裂纹两侧的塑性应变宽度仅为微米或亚微米量级,宏观下表现出典型的脆性开裂特征。扩展阶段氢脆裂纹沿特定的滑移系和解理面穿晶扩展,穿越不同晶粒时,裂纹随解理或滑移晶面的取向变化而发生弯折。氢脆断裂机制符合结合力降低和氢促进局部塑性变形模型。     

小角度晶界对单晶高温合金高周疲劳性能的影响

用双籽晶法制备了带有9°小角度晶界的DD6单晶高温合金试板,研究了小角度晶界对合金700℃高周疲劳性能的影响,并与[001]取向合金的疲劳性能进行了对比分析,用扫描电镜和透射电镜分析了其断口形貌和断裂机制。结果表明,带有9°小角度晶界合金的高周疲劳极限比[001]取向合金的稍有降低。疲劳裂纹萌生于试样表面或亚表面,而不在晶界上形成。小角度晶界试样的疲劳断裂机制有两种情况,大部分试样为类解理断裂,其它试样为类解理与沿晶混合断裂。     

时效析出对2E12铝合金疲劳断裂行为的影响

测试等屈服强度条件下190℃,1h欠时效和190℃,46h过时效状态Al-Cu-Mg系2E12铝合金的疲劳寿命,并分别采用扫描电镜和透射电镜观察了疲劳断口形貌及时效析出特征,并在此基础上解释时效析出对2E12铝合金疲劳断裂行为的影响。结果表明;疲劳裂纹主要萌生于试样表面的粗大残留相位置;由于过时效试样晶内析出大量的S平衡相降低疲劳变形时的位错滑移可逆性,加剧晶界处位错塞积程度;同时晶界上较宽的无析出带和沿晶界析出的粗大针状S相进一步促进晶界集中变形和开裂,从而降低过时效试样的疲劳寿命。     

剪应力状态下6061铝合金的力学性能及断裂行为

对设计的拉伸剪切试样和原位拉伸剪切试样分别进行不同剪应变率下的拉伸剪切试验及原位拉伸剪切试验,研究6061铝合金在剪力状态下的力学性能及断裂行为,并用有限元软件ABAQUS对铝合金在剪应力状态下的断裂行为进行模拟。结果表明:随着剪应变率的增大,6061铝合金的剪切屈服强度和抗剪强度基本保持不变,但剪切断裂应变明显减小;剪应变率对试样的断口形貌没有影响;6061铝合金晶界是其最薄弱环节,在拉伸剪切过程中铝合金试样表面上产生了大量与拉伸方向平行的滑移带;微裂纹在剪应力作用下形核于与拉伸方向平行的滑移带和晶界,随着剪应力的增加,微裂纹长大和扩展;微裂纹之间通过剪切而连接导致试样断裂;6061铝合金剪切断裂行为可以用Johnson-Cook模型进行描述。     

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针对耐磨钢NM400成品板拉伸变形后试样表面出现开裂现象,利用金相显微镜、扫描电镜等手段对试样断口、表面裂纹及其组织进行观察分析。结果表明:NM400拉伸过程中试样表面裂纹是由沿晶开裂的微裂纹引起的,可能形成于轧制结束后钢板在冷床上冷却和切割两个工序。沿晶界分布的夹杂物弱化了晶界,在内应力的作用下,晶界夹杂物充当了裂纹源。形成的裂纹在后续淬火加热过程中出现高温氧化和轻微脱碳特征。     

耐磨钢NM400拉伸表面开裂原因分析

针对耐磨钢NM400成品板拉伸变形后试样表面出现开裂现象,利用金相显微镜、扫描电镜等手段对试样断口、表面裂纹及其组织进行观察分析。结果表明:NM400拉伸过程中试样表面裂纹是由沿晶开裂的微裂纹引起的,可能形成于轧制结束后钢板在冷床上冷却和切割两个工序。沿晶界分布的夹杂物弱化了晶界,在内应力的作用下,晶界夹杂物充当了裂纹源。形成的裂纹在后续淬火加热过程中出现高温氧化和轻微脱碳特征。     

垂直晶界铜双晶的拉伸变形行为

利用数字图像相关法研究了垂直晶界铜双晶试样的拉伸变形行为,获得了拉伸过程中试样表面的全场变形分布。结果表明:试样整体变形呈"双颈缩"现象,试样表面的应变分布不均匀,晶界附近的应变水平低于晶粒内部的,试样总是在软取向的晶粒内首先发生塑性变形并断裂。借助扫描电镜(SEM)原位拉伸实验观察到在拉伸过程中滑移带不能穿过晶界。以上结果说明,铜双晶试样拉伸变形行为与组元晶粒的晶体取向和晶界的属性有关,软取向的晶粒更容易发生塑性变形,而大角度晶界在拉伸过程中具有强化效应,对晶粒的滑移变形有阻碍作用。     

选区激光熔化成形Inconel 625合金的激光焊接头组织及高温蠕变性能

采用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪和能谱仪等对选区激光熔化 (SLM) 成形Inconel 625合金的激光焊接头组织特征及高温蠕变性能进行研究分析. 结果表明,SLM成形Inconel 625合金的激光焊接头质量良好,无明显的制造缺陷存在. SLM成形Inconel 625合金激光焊焊接试样的组织主要由母材区的等轴奥氏体组织以及焊缝区的柱状枝晶组成. 高温蠕变试验结果显示,试样的蠕变时间随着应力的增大急剧下降. 较高的应力水平（200 MPa）对合金在同一温度下的蠕变性能影响很大,会导致蠕变变形直接进入蠕变第三阶段——加速阶段,引发试样较早发生断裂. 断口分析表明,所有试样断裂均发生在母材区或近热影响区,母材区观测有大量二次裂纹,熔覆区未观察到明显裂纹. 蠕变断口形貌呈冰糖块状特征,表明断裂模式主要为沿晶断裂. 高温下晶界滑移引发的形变位移是晶界空洞形核的主要机制.     

单向拉伸与压缩时粗晶纯锌的形变及损伤行为

对具有密排六方（hcp）结构的粗晶纯锌（纯度为99.995%）试样进行单向拉伸与压缩实验,研究其形变及损伤行为。用金相显微镜和扫描电镜对试样的表面变形形貌以及断口形貌进行观察。结果表明：单向拉伸试样塑性很差,只有当应变速率很小时才表现出一定的塑性,在形变过程中几乎没有滑移系开动,只有少量孪晶产生,断口主要以解理断裂为主;单向压缩试样的塑性远优于相同应变速率下的拉伸试样,不同压缩量试样的形变与损伤方式略有不同,主要有孪生（包括二次孪晶）、滑移和裂纹的形成等;晶界在不同载荷下也有不同的表现。     

Ti555211钛合金片层组织拉伸过程裂纹扩展的SEM原位观察

利用SEM原位拉伸实验,研究了Ti555211钛合金片层组织的拉伸变形和断裂行为。结果表明:在拉伸载荷作用下,滑移带优先出现在与加载方向大于45°的片层组织上。在裂纹扩展过程中,滑移带的密度均随着载荷的增加逐渐增大,为沿片层和跨片层交叉断裂。原位拉伸试样断口分析表明,韧性断裂是片层组织试样的主要断裂方式。试样断口存在明显剪切唇和大量断裂韧窝。SEM原位拉伸实验分析方法能够对新型Ti555211近β钛合金的变形和断裂行为进行实时跟踪,该方法的研究结果具有科学价值和参考意义。     

γ-TiAl中<110>倾斜晶界断裂行为的分子动力学模拟(英文)

采用分子动力学(MD)方法研究γ-Ti Al合金中<110>对称倾斜界面的断裂行为,模拟在不同温度与应变速率下垂直界面方向的拉伸变形。结果表明:晶粒的相对取向及晶界特定的原子结构是影响位错形核临界应力的两个主要因素。取向差角度大于90°的Σ3(111)109.5°、Σ9(221)141.1°和Σ27(552)148.4°界面,位错在晶界处形核和扩展;取向差角度小于90°的Σ27(115)31.6°和Σ11(113)50.5°界面,无位错在晶界处形核,当应力达到峰值后界面直接断裂。γ-Ti Al双晶的断裂机制为微裂纹在界面处的形核及沿界面扩展;不同取向差界面的区别在于裂纹前端有无塑性区增韧。     

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。