纯度对ECAP制备超细晶铜疲劳性能的影响

采用应力比R=–1的对称加载疲劳试验,研究了ECAP制备的超细晶高纯铜(HPCu)、低纯铜(LPCu)的疲劳行为,分析了循环应力-应变响应、疲劳寿命和疲劳前后晶粒取向分布,讨论了纯度与超细晶材料疲劳稳定性的关系。结果表明:在任何应力幅下,获得的超细晶低纯铜的寿命都大于ECAP变形前的粗晶铜;在相同应力幅下,循环周次提高1.6~2.0倍。而超细晶高纯铜的疲劳曲线,表现出不同的特性,在高应力幅下,超细晶高纯铜具有较高的疲劳寿命,但在低应力幅下,超细晶高纯铜循环周次下降,疲劳寿命低。在应力控制条件下,随应力幅的降低,超细晶纯铜的循环应力-应变响应从循环软化逐渐过渡为循环硬化。杂质的存在能有效阻止疲劳过程中晶粒的转动和位错的运动,降低其回复软化,减小相邻晶粒间取向差变化,使超细晶低纯铜与超细晶高纯铜相比有较大的循环硬化指数n和循环硬化系数K,具有较好的疲劳稳定性。     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的低周疲劳行为

采用等径弯曲通道(ECAP)+旋锻(RS)复合变形技术制备了超细晶工业纯锆,通过轴向对称应变控制方法对超细晶纯锆的低周疲劳性能进行研究,讨论了超细晶纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命及其疲劳断裂机理。结果表明:超细晶纯锆的循环软硬化特性依赖于外加总应变幅的大小。随应变幅的增加软化速率逐渐增大,且当总应变幅大于1.0%时,材料完全呈现循环软化特性。滞后回线面积随着总应变幅的增大而增大,当应变幅较小时出现"棘齿现象"。回归分析表明超细晶纯锆疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式。超细晶工业纯锆低周疲劳的疲劳机制为位错运动,其断裂类型为韧性断裂。     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的低周疲劳行为研究

采用等径弯曲通道（ECAP）+旋锻（RS）复合变形技术制备了超细晶工业纯锆,通过轴向对称应变控制方法对超细晶纯锆的低周疲劳性能进行研究,讨论了超细晶纯锆的循环应力-应变响应及滞后回线,并分析了超细晶纯锆的软硬化特性、累积滞后规律并预测其疲劳寿命。结果表明：超细晶纯锆的循环软硬化特性依赖于外加总应变幅的大小,而且总应变幅大于1.0%时软化比达到峰值,循环软化特性最为显著。滞后回线面积随着总应变幅的增大而增大,当应变幅较小时出现“棘齿现象”。回归分析表明超细晶纯锆疲劳寿命满足Coffin-Manson经验关系式。     

工业纯锆的低周疲劳特性及寿命预估

通过轴向对称应变控制法对工业纯锆的低周疲劳性能进行研究，讨论了工业纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命以及塑性应变能的影响。结果表明：在总应变幅大于0.5%时工业纯锆均表现出循环硬化；工业纯锆疲劳寿命满足Basquin-Coffin-Manson经验关系式，其过渡寿命为1548周；利用塑性应变能对疲劳损伤进行了有效评估，总应变幅度越低，滞回曲线面积越小，即塑性应变能越低，疲劳寿命越长；疲劳断口呈现明显的疲劳辉纹特征，随总应变幅的增加疲劳辉纹的数量减小宽度增加。     

工业纯钛的室温低周疲劳行为

采用应变控制研究了工业纯钛的室温低周疲劳行为,对循环应力-应变行为和低周疲劳寿命数据进行了分析,得到了低周疲劳的相关参数;并对疲劳组织和疲劳断口进行观察与分析。结果表明:当总应变幅为0. 5%和0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形前期表现为循环硬化,后期发生轻微的循环软化;当总应变幅大于0. 6%时,工业纯钛在疲劳变形过程中均呈现循环硬化现象。由显微组织观察可知,在低应变幅下,位错滑移是工业纯钛主要的疲劳变形机理,孪生变形在局部高应力集中区被激活;在高应变幅下,微观变形机制以孪生为主导,伴随着滑移。疲劳断口表明工业纯钛发生多源疲劳失效,在裂纹扩展区还会呈现二次裂纹,疲劳断裂为混合型断裂。     

A356合金的低周疲劳行为及塑性应变能

采用电解低钛铝合金、工业纯铝与Al-10Ti中间合金,制备了具有不同钛含量的电解加钛A356合金(EA356合金)和熔配加钛A356合金(MA356合金),研究了加钛方式和钛含量对A356合金的应变能密度和低周疲劳性能的影响。结果表明:4种合金均表现为明显的循环硬化行为;具有较高钛含量的E14、M14合金的循环硬化能力高于低钛含量的E10和M10合金;合金的塑性应变能密度受应变幅的影响且具有循环相关性;高应变幅时,塑性应变能较高但随循环周次变化较小;当应变幅较低时,合金的塑性应变能较小但变化较大,特别是塑性较好的E10和M10合金;无论是电解加钛还是熔配加钛,钛含量为0.1%的E10和M10合金的的塑性应变能密度和疲劳寿命均优于钛含量为0.14%的E14和M14合金;合金的疲劳寿命对加钛方式不敏感,在相同钛含量下,两种加钛方式的合金具有相近的低周疲劳寿命。     

120°模具室温ECAP制备工业纯钛的热压缩变形行为

在Gleeble-1500热模拟机上对室温120°模具等径弯曲通道变形(ECAP)制备的平均晶粒尺寸为200nm的工业纯钛(CP-Ti)进行等温变速压缩实验,研究超细晶(UFG)工业纯钛在变形温度为298～673K和应变速率为10-3～100s-1条件下的流变行为。利用透射电子显微镜分析超细晶工业纯钛在不同变形条件下的组织演化规律。结果表明:流变应力在变形初期随应变的增加而增大,出现峰值后逐渐趋于平稳;峰值应力随温度的升高而减小,随应变速率的增大而增大;随变形温度的升高和应变速率的降低,应变速率敏感性指数m增加,晶粒粗化,亚晶尺寸增大,再结晶晶粒数量逐渐增加;超细晶工业纯钛热压缩变形的主要软化机制随变形温度的升高和应变速率的降低由动态回复逐步转变为动态再结晶。     

预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板低周疲劳行为的影响

研究了预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板低周疲劳行为的影响。研究表明,预应变对Zr702/TA2/Q345R复合板微观组织的影响与各层材料的晶体结构有关。在Zr702纯锆和TA2纯钛层中,随着预应变水平提高,滑移带和孪晶明显增多。预应变促进了Zr702/TA2/Q345R复合板的循环软化变形,使应变范围、循环塑性变形程度提高而疲劳寿命降低。预应变后,材料的反向屈服极限降低,棘轮损伤程度因此降低。尽管预应变提高了复合板组成材料的抗裂纹扩展阻力,但复合板在预应变后应变幅提高,加剧了塑性损伤累积,因此疲劳寿命降低。     

纳米压痕法分析ECAP变形工业纯钛的力学性能

采用等径弯曲通道变形(Equal Channel Angular Pressing,ECAP)技术制备了不同晶粒尺寸的超细晶工业纯钛,通过纳米压痕测试技术对ECAP变形工业纯钛的力学性能进行研究,讨论了加载应变速率和晶粒尺寸对工业纯钛硬度测试结果的影响,进一步分析了ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力和残余应力。结果表明:随着加载应变速率的增大和晶粒尺寸的减小,工业纯钛的硬度值增加。硬度-位移曲线表现出具有硬化效应的压痕尺寸效应(Indentation Size Effect,ISE)。纳米压痕形貌表明:ECAP变形工业纯钛的应变硬化能力降低,存在残余压应力。     

高锰奥氏体TWIP钢的单向拉伸与拉压循环变形行为

对高锰奥氏体孪晶诱发塑性(TWIP)钢室温单向拉伸与拉压疲劳行为进行了研究.单向拉伸和疲劳实验的应变速率均为6×10-3s-1.疲劳实验采取轴向总应变控制,应变比为-1.结果表明,随拉伸应变的增加,应力-应变曲线上的锯齿状塑性流动呈现出不同的特征,具有很强的应变敏感性.在不同应变幅下的低周疲劳实验中,高锰奥氏体TWIP钢表现出很强的循环硬化能力.低应变幅时表现为初始循环硬化,随后稳定;中等应变幅时,表现为初始循环硬化后出现不同程度的循环软化,然后稳定;高应变幅时经短暂循环硬化后开始循环软化,直至失效.较高应变幅下循环失效后的奥氏体晶粒内产生了大量的位错、位错墙、迷宫结构以及位错胞等位错结构,在部分晶粒内还观察到了细小的形变孪晶.     

等径弯曲通道制备的超细晶铜的疲劳性能

研究了等径弯曲通道(ECAP)变形后的超细晶T3铜在恒应力幅控制条件下的疲劳寿命和循环形变行为.通过扫描电镜观察了疲劳试样表面的滑移带,并利用电子背散射技术观察了疲劳前、后晶粒尺寸的变化.结果表明,超细晶T3铜具有较高的疲劳极限(σ-1=153 Mpa),是粗晶铜疲劳极限的2倍.在低周疲劳域内表现出疲劳软化,而在高周疲劳域内表现比较稳定的疲劳行为,甚至出现疲劳硬化.类似驻留滑移带(PSB)的剪切带与最后一次挤压的剪切面一致,剪切带的形成和晶界滑移是疲劳裂纹形核和疲劳断裂的主要原因.     

Role of structural parameters of ultra-fine grained Cu for its fatigue and crack growth behaviour

High cycle fatigue (HCF) life time curves and fatigue crack growth rates of bulk ultra-fine grained (UFG) copper deformed by high pressure torsion (HPT) were determined. Cu of two different purities as well as a bimodally structured HPT Cu were investigated. The results show increased HCF properties of the UFG materials compared to coarse grained (CG) Cu. Especially HPT Cu with lower purity shows enhanced fatigue resistance due to higher microstructural stability. Contrary, crack growth rates in HPT Cu are increased. In case of the high purity Cu, cyclic deformation induced coarsening of the UFG microstructure nearby the crack is found at threshold crack growth rates leading to a retardation of the fatigue crack propagation. Within these coarse grains typical fatigue surface slip marks as observed in CG Cu are found.     

Ti-1023钛合金的低周疲劳行为

研究了室温Ti-1023钛合金由应变控制的低周疲劳行为。对循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析，通过双对数线性回归处理，得出了Coffin-Mason处理模型的疲劳参数。结果表明：合金总应变幅在0．6％-0．8％时，循环初期表现出轻微的循环硬化，然后循环稳定；总应变幅超过0．8％时则表现为循环软化。表明合金的循环应力响应行为取决于外加总应变幅。     

TC21合金应力控制和应变控制的低周疲劳行为

研究TC21合金应变控制和应力控制的低周疲劳行为.实验温度为室温,循环应变比和应力比均为0.1,载荷波形为三角波.结果表明,在应变疲劳的最初阶段,TC21合金循环拉应力时快速软化,循环压应力时快速硬化,随着循环进行软化和硬化速度降低.在整个循环阶段,软化速度与应变有关;背应力影响较小,摩擦应力一直在变化,循环应力的变化与摩擦应力有关.应力控制的低周疲劳结果表明,TC21合金循环蠕变明显,循环蠕变与应力大小有关,摩擦应力是影响循环蠕变的主要因素.     

LOW CYCLE FATIGUE BEHAVIOR OF A DZX40M DIRECTIONALLY SOLIDIFIED Co-BASED SUPERALLOY──Ⅰ.Fatigue and Its Mechanism at Room Temperature

对一种定向凝固的钴基高温合金在总应变控制是，在室温进行低周疲劳实验，结果显示：循环硬化出现在循环应力曲线的头几周，随即被在疲劳寿命中占主导地位和饱和阶段所代替。ＴＥＭ分析表明：室温的起始硬化是由于层错交割对层错运动的阻碍引起层错塞积所致，室温的饱和阶段是（１１１）面上的层错转化为（１１１）＾－面的密排层错带造成的。     

GH3044的低周疲劳行为研究

研究了镍基高温合金GH3044在室温和600℃的低周疲劳行为,对循环应力-应变和应变寿命数据进行了分析,给出了GH3044合金在此温度下的疲劳参数.合金的循环应力响应行为在室温下呈现循环硬化而后软化的特征,而在600℃时呈现循环硬化的特征,原因在于循环变形过程中位错之间以及位错与析出相之间的相互作用.Coffin-Ma...     

铸造铝合金在多轴非比例载荷下的低周疲劳行为研究

主要研究了356铸造铝合金在多轴非比例载荷下的低周疲劳性能。结果表明，合金在循环变形过程中表现为循环硬化特征，循环硬化的程度表现出对非比例加载路径的依赖性；在相同等效应变幅值下，合金的非比例加载低周疲劳寿命小于比例加载，且非比例加载低周疲劳寿命也表现出对非比例加载路径的依赖性；在多轴疲劳寿命预测模型中考虑非比例加载路径对疲劳寿命的影响可以大大提高寿命模型预测的精确度。