环境湿度对铸铝合金超声疲劳裂纹扩展速率的影响研究

针对铸铝合金A356-T6开展了不同环境湿度下的超声疲劳裂纹扩展试验和实验室环境湿度下的常规疲劳裂纹扩展试验。由试验结果可知,超声疲劳在干空气环境中的疲劳裂纹扩展速率最低,而在蒸馏水环境中的疲劳裂纹扩展速率最高。常规疲劳在实验室环境中的疲劳裂纹扩展速率和超声疲劳在蒸馏水环境中的疲劳裂纹扩展速率几乎一致。针对Wei建立的环境湿度对铝合金材料疲劳裂纹扩展速率预测模型进行了修正,得到了铸铝合金A356-T6在任意环境湿度和试验频率下的疲劳裂纹扩展速率预测模型。     

高温疲劳短裂纹萌生与扩展的实验研究

对2．25Cr-1Mo合金钢进行高温疲劳表面短裂纹的观测试验，采用中断试验和复膜方法观测短裂纹萌生扩展的演化过程，研究短裂纹数密度和平均长度随循环次数及载荷条件的变化特征。结果表明，高温疲劳损伤是由晶界孔洞开始的，晶界孔洞相互联结合体形成细观组织短裂纹；短裂纹在接近应力轴垂直方向的晶界上随机萌生和扩展；在寿命前期和中期疲劳损伤以裂纹萌生为主要形式，寿命后期由于裂纹数目增多，裂纹间合体效果增强，促使主裂纹迅速形成和长大，从而导致最终的疲劳失效；加载应变范围越大或温度越高，裂纹萌生和扩展越快，寿命越短。     

LY12CZ铝合金中Ⅱ型裂纹疲劳扩展

对ＬＹ１２ＣＺ铝合金材料中Ⅱ型裂纹的疲劳扩展规律进行了研究。结果表明，Ⅱ型裂纹在ＬＹ１２ＣＺ材料中发生了稳定扩展。文中分析了Ⅱ型裂纹疲劳扩展速率ｄａ／ｄＮ与应力强度因子幅△КⅡ之间的相关性。得到了它们之间的关系式，二者可以用类似Ⅰ型裂纹的Ｐａｒｉｓ公式来描述。比较子该种材料中Ⅱ型裂纹的扩展速率与Ⅰ型裂纹扩展速率的关系式，在相同的应力强度因子幅值下（ｄａ／ｄＮ）Ⅱ远大于（ｄａ／ｄＮ）Ⅰ。对断口进行了     

腐蚀对新型高强度铝合金疲劳裂纹萌生机制及扩展行为的作用

根据编制的某机场环境加速试验谱,通过腐蚀试验模拟飞机服役过程中遭受的潮湿空气、盐雾、二氧化硫、酸雨和干/湿交变等严酷条件的侵蚀作用,采用飞机主承力结构新型高强度铝合金7B04-T74,制备单边缺口拉伸(Single edge notch tension, SENT)试样进行预腐蚀和疲劳试验,分析不同程度腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生、裂纹扩展行为和疲劳寿命的影响,揭示腐蚀对裂纹萌生及扩展行为的作用机理。结果表明,在腐蚀初期,疲劳裂纹萌生源主要为单个蚀孔,裂纹扩展路径较为平直;随着腐蚀程度的加重,在多个蚀孔处同时萌生多条小疲劳裂纹,萌生疲劳裂纹的蚀孔具有隧道效应,扩展路径不规则,形成“之”字形裂纹;疲劳裂纹萌生机制是材料第二相与腐蚀损伤之间相互竞争的结果;腐蚀导致疲劳寿命显著降低,尤其是裂纹萌生寿命,腐蚀12年试验件裂纹萌生寿命仅为未腐蚀试验件裂纹萌生寿命的2.2%。     

多轴疲劳裂纹扩展行为研究

利用扫描电镜对多轴比例和非比例加载下的疲劳试样的断口面和外表面进行扫描观测分析。根据薄壁管拉一扭复合加载试件断口附近表面观测结果,统计其裂纹扩展的位向,研究多轴疲劳裂纹萌生及扩展机理。研究表明,多轴疲劳裂纹主要是沿最大剪切平面或垂直于管形试样的轴线方向扩展。在多轴比例加载条件下,裂纹分布的分散性较小。在非比例加载条件下,随着相位差的增大,分散性增大。     

加载频率对航空铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响

提出腐蚀疲劳频率影响因子概念,建立了考虑加载频率影响的LC9铝合金腐蚀疲劳裂纹扩展速率模型,并进行了试验验证。结果表明:腐蚀疲劳频率影响因子随加载频率的变化可以用指数形式表达,能够反映出加载频率对于腐蚀疲劳裂纹扩展的影响;腐蚀损伤会显著降低裂纹扩展门槛值;基于该模型得到处于稳态扩展区的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的预测值与试验结果吻合程度良好,对于航空铝合金构件腐蚀疲劳寿命评估具有参考价值。     

织构对含铒铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

对含铒铝合金板材进行不同工艺的轧制及热处理,得到了具有不同织构的铝合金板材,再通过中心裂纹板材的高周疲劳试验,研究了织构对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:合金板材中织构的含量与板材轧制变形量及退火温度有关;板材中疲劳裂纹总是倾向于沿Schmid因子较大的方向扩展;板材中织构越多,则晶粒间取向差角越小,疲劳裂纹偏折越小,裂纹扩展路径越短,疲劳裂纹扩展速率越快;板材中织构越少,晶粒间取向差角越大,疲劳裂纹偏折越厉害,裂纹扩展路径越长,疲劳裂纹扩展速率降低。     

2E12铝合金的疲劳性能与裂纹扩展行为

研究了2E12合金在不同应力水平下的疲劳性能及疲劳裂纹扩展速率,采用透射电镜和扫描电镜观察了该合金的微观组织和断口形貌特征.结果表明:高纯2E12合金具有良好的耐损伤疲劳性能,当应力比R=0.1时,疲劳强度σ=172 MPa,R=0.5时的疲劳强度σ=280 MPa,比R=0.1时提高了60%,缺口的存在降低了疲劳强度.R=0.1,△K=30 Mpa·m1/2时,da/dN约为2.7×10-3 mm/周,比国产2024合金裂纹扩展速率(6.5×10-3 mm/周)低60%左右.2E12合金疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区及瞬断区三部分组成,裂纹萌生一般位于试样表面应力集中处或不同类型的缺陷部位.     

服役环境对高强铝合金疲劳损伤行为影响的研究进展

从温度、湿度、腐蚀介质、气体介质、加载条件等方面综述了不同服役环境下高强铝合金疲劳损伤行为的研究现状,阐述了环境因素对高强铝合金疲劳损伤行为的影响机理,指出了目前高强铝合金疲劳损伤行为研究存在的问题与今后的发展方向。     

金属材料超高周疲劳研究进展

随着机械装备很多关键零部件设计寿命的提高,超高周疲劳研究已经成为工程材料研究领域一个新的热点问题,近几十年来在世界各地得到广泛开展.文中综述国内外金属材料超高周疲劳研究取得的成果,特别是近十年来在金属材料超高周疲劳试验方法、疲劳行为特征、机理和寿命预测等方面的进展,重点讨论超高周疲劳裂纹萌生和扩展的研究中得到的试验结果和形成的理论模型.指出超高周疲劳研究现有理论和计算模型存在的不足,并提出几个值得进一步研究的问题和有价值的研究方法.     

超声疲劳试验方法在铸铝疲劳试验中的应用

应用20kHz频率下的超声疲劳设备完成亿周次疲劳试验,获得铸铝AS5U3G-Y35超高周疲劳特性。通过20kHz频率下的超声疲劳试验和35Hz频率下的常规试验,完成10^4～10^10周的S-N曲线。试验结果表明,在10^7周以上试件仍会发生疲劳断裂。在10^7～10^10周之间,当应力比R=-1时,疲劳强度随循环数的增加而下降;当应力比r=0．1时,在循环数超过10^8周时,疲劳强度不再下降,S-N曲线出现平台。比较20kHz和35Hz两种频率下的试验结果,在10^4～10^7周之间没有明显差别,即铸铝AS5U3G-Y35在超声疲劳试验中不存在频率效应。扫描电镜观察试件疲劳断裂面发现材料中分布许多小的缩孔,而且大多数试件的疲劳破坏都发生在试件表面或接近表面的缩孔处。     

超高周疲劳研究现状及展望

超高周疲劳是指疲劳周次达到10^8及其以上时材料的疲劳行为。与一般认识的疲劳行为不同之处是,超高周疲劳发生在传统疲劳极限以下,因此研究超高周疲劳行为有助于进一步理解疲劳的本质和疲劳机理。文中综述近几年超高周疲劳研究的进展,包括超高周疲劳的典型特征,如S-N曲线的特点、断口特征、断面上的鱼眼形貌以及裂纹的起源与扩展特征等;分析疲劳机理和相关的模型以及简要探讨影响超高周疲劳的一些因素,如加载频率、加载方式、氢的作用等。在此基础上提出值得进一步研究的几个问题。     

3．5％NaCl溶液和取向对7050－T7451铝合金疲劳裂纹扩展特性影响的试验研究

据飞机结构损伤容限设计的要求、进行了模拟海水（３．５％ＮａＣｌ溶液）对高强铝合金７０５０－Ｔ７４５１疲劳裂纹扩展特性影响的试验研究。结果表明，３．５％溶液中的Ｃｌ￣－加速了７０５０－Ｔ７５４１铝合金的疲劳裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ。在３×１０￣（－４）ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以下，横向ｄａ／ｄＮ略高于纵向ｄａ／ｄＮ：在３×１０（－４）ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以上，横向ｄａ／ｄＮ明显高于纵向ｄａ／ｄＮ。考虑应力比影响的有效应力强度因子ΔＫ＿（ｅｆｆ）可以满意地表征不同环境中的ｄａ／ｄＮ。裂纹面上的腐蚀产物很薄，对疲劳裂纹闭合的影响可以忽略不计。１至１０Ｈｚ范围内的试验频率对３．５％ＮａＣｌ溶液中的ｄａ／ｄＮ几乎没有什么影响。     

汽轮机联轴器螺栓剪切疲劳试验研究

在常温空气介质下，利用薄壁圆筒试样进行剪切疲劳试验，得到具有95％置信度、5％误差限的联轴器螺栓材料40CrNiMoA钢的剪切循环应力－应变特性参数和应变疲劳寿命特性参数，给出该材料在常温下的单调和循环剪切应力应变特性曲线以及不同可靠度下的剪切疲劳寿命曲线。试验表明，该材料在循环扭转载荷下表现出循环软化特性，并且比用von Mises准则所预测的循环软化程度要大些。对不同应变下的循环稳定应力变化规律进行比较可得，无量纲化的不同应变水平下的峰谷值应力仅与无量纲化的循环周次有关。     

变幅载荷下超声冲击处理焊接接头的疲劳行为

为研究变幅载荷作用下超声冲击处理焊接接头的疲劳行为,采用非承载纵向角接接头进行了Q235B及16Mn钢原始焊态与超声冲击处理态的对比疲劳试验。试验结果表明：①在变幅载荷作用下,Q235B超声冲击处理试件与原始焊态试件相比,疲劳强度提高69%左右,疲劳寿命延长5.7～19.0倍。②在变幅载荷作用下,16Mn超声冲击处理试件与原始焊态试件相比,疲劳强度提高80%左右,疲劳寿命延长2.5～17.0倍。③在变幅载荷作用下,超声冲击处理焊接接头与原始焊态试件的疲劳性能均有所下降：Q235B超声冲击处理焊接接头的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的1/3,原始焊态的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的70%;16Mn超声冲击处理焊接接头的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的1/3,原始焊态的疲劳寿命约为恒幅载荷作用时的75%。④超声冲击处理焊接接头在承受强烈的变幅载荷时依然具有很高的疲劳强度。     

表面熔覆铝合金疲劳性能的影响因素

对铝合金试样表面进行激光熔覆处理，分析激光熔覆层的显微组织，并对熔覆试样和基材试样进行疲劳寿命对比实验。结果表明，表面激光熔覆会显著降低材料的疲劳性能，在99％可靠度的前提下，熔覆试样的安全寿命约为基材试样的27％。其主要影响因素有，熔覆层底部的枝晶、重熔区内的缺陷和熔覆层内的拉应力。     

疲劳裂纹萌生尺寸的定义及其确定方法

以缺口件为研究对象，根据疲劳非扩展裂纹的性质，给出裂纹萌生尺寸的定义，提出疲劳裂纹萌生尺寸的确定方法，从损伤角度解释其萌生尺寸的物理意义，最后用局部应力应变法估算形成寿命，验证其合理性。     

中碳钢疲劳短裂纹行为的统计特性研究

通过对两种晶粒尺寸的中碳钢光滑试样的疲劳试验,研究了疲劳短裂纹形成和扩展的统计特性。结果表明,短裂纹形成和扩展寿命均可由二参数或三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示。裂纹长度分布呈混合型Ｗｅｉｂｕｌｌ分布形式,分布曲线的拐点值和微观结构的特征尺寸有关。拐点值之前的裂纹长度分布可由二参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示,而在拐点值之后可由二参数或三参数Ｗｅｉｂｕｌｌ分布函数表示。晶粒尺寸对形成寿命,扩展寿命和