复合细化超细晶工业纯钛高周疲劳性能

室温下,超细晶工业纯钛(UFG CP Ti)光滑试样在加载频率f=25 Hz、应力比R=–1的条件下进行高周应力疲劳测试,拟合超细晶工业纯钛应力幅σ_a与疲劳断裂循环周次Nf之间的关系曲线,并对疲劳断口形貌进行观察分析。结果表明:200℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳极限值σ-1为376.5 MPa,比未退火超细晶工业纯钛的疲劳极限值提高56.5 MPa。疲劳裂纹源萌生于超细晶工业纯钛的表面,200℃退火60 min超细晶工业纯钛的疲劳辉纹间距较小,疲劳裂纹不易扩展,室温疲劳性能优良。     

ECAP+旋锻变形制备超细晶纯锆的高周疲劳行为

室温采用等通道变形和旋锻复合工艺制备超细晶工业纯锆。对比研究了超细晶和粗晶工业纯锆拉伸和疲劳性能,并运用SEM对疲劳断口形貌进行观察和分析。结果表明：超细晶工业纯锆的室温抗拉强度明显大于粗晶工业纯锆,延伸率有一定程度地降低。超细晶工业纯锆疲劳性能优于粗晶工业纯锆,其应力幅(σa)与疲劳寿命(Nf)满足σa=750Nf-0.06,疲劳极限σ-1为285 MPa,较粗晶工业纯锆提高了70%。断口分析显示,疲劳裂纹萌生于超细晶工业纯锆的表面,疲劳裂纹扩展区辉纹间距较粗晶工业纯锆细小,疲劳裂纹扩展更为缓慢。     

复合加工制备的超细晶工业纯钛室温蠕变行为研究

采用工业纯钛TA1经等径弯曲通道变形(Equal channel angular pressing,ECAP)+冷轧(Cold Rolling,CR)+旋锻(Swaging)的方法制得晶粒尺寸约为120nm的超细晶工业纯钛,通过单轴拉伸蠕变实验、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等方法,研究室温下超细晶工业纯钛蠕变变形行为及机理。结果表明:在实验应力范围内,超细晶工业纯钛存在明显的室温蠕变现象;随加载应力的升高(640～760 MPa),蠕变量增加,稳态蠕变速率增大(2.8×10~(-7)～1.5×10~(-4)s~(-1));在相同蠕变应力水平(0.8σ_s)下,超细晶工业纯钛稳态蠕变速率(2.8×10~(-7)s~(-1))低于粗晶工业纯钛(8.6×10~(-6)s~(-1)),抗蠕变性能优于粗晶工业纯钛;位错滑移机理是其主要蠕变变形机理,蠕变断裂机制为韧性断裂。     

中温形变热处理对新型镍基高温合金组织和力学行为的影响

本文采用EBSD、SEM和准静态室温单轴拉伸试验研究了不同中温形变热处理工艺与新型镍基高温合金微观组织和室温力学性能之间的关系。研究表明,新型镍基高温合金经中温形变热处理后可明显提高退火孪晶的长度分数,最高可达40.6%。退火孪晶的形成主要以晶粒的“生长意外”机制为主。同时,相比于固溶+双级时效处理试样的力学性能(σ_y=1018 MPa,ε_f=17.44%),合金在750 ℃轧制变形30%后在1120 ℃退火30 min并经双级时效处理,其σ_y可提高499 MPa,为1517 MPa,而其ε_f仅降低了4.69%。在750 ℃轧制变形50%后在1120 ℃退火30 min并经双级时效处理,其σ_y可提高352 MPa,为1370 MPa,而其ε_f基本保持不变。这种强度的升高主要归因于晶粒细化和退火孪晶的共同作用,这为高性能镍基高温合金提供一种新的强化策略。     

退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响

采用等通道转角挤压对工业纯钛进行加工,获得了超细晶工业纯钛,并对超细晶工业纯钛在不同温度下进行短时退火,研究了退火温度对超细晶工业纯钛组织和力学性能的影响,研究表明,超细晶工业纯钛经300～400℃低温短时退火后,晶粒尺寸没有明显增大,基面织构增强,强度得到提升,产生退火强化现象,且保持良好塑性。随着退火温度提高,超细晶工业纯钛晶粒发生明显长大,强度逐渐下降。     

应变比对复合细化超细晶纯钛低周疲劳行为的影响

采用等径通道弯曲挤压(Equal Channel Angular Pressing, ECAP)+旋锻(Rotary Swaging, RS)技术制备超细晶纯钛,细化后晶粒尺寸达到纳米级。在室温下对超细晶纯钛实施应变比分别为-1、-0.5、0.5的应变控制低周疲劳试验,通过TEM对微观组织观察。研究了应变比对材料循环硬化软化特性、循环应力应变关系及疲劳寿命的影响。研究结果表明,应变比增大使得超细晶纯钛循环硬化现象更为显著,应变比越大超细晶纯钛低周疲劳寿命越低。低周疲劳高应变比情况下亚晶晶粒尺寸小,数量多,阻碍位错运动,使得材料发生循环硬化。     

基于人工神经网络的超细晶纯钛热变形本构模型研究

对等通道转角挤压(ECAP)制备的超细晶纯钛,在温度为250~450 ℃、应变速率为10_-5~1s_-1的条件下进行热压缩实验。基于真应力和真应变实验数据,分别使用人工神经网络(ANN)和Arrhenius方程建立超细晶纯钛的热变形本构模型,研究其热变形行为。实验结果表明：在变形初期,流变应力随应变的增大而升高,随后趋于平缓,最终流变应力达到一个稳定值。人工神经网络训练和预测结果表明：人工神经网络最佳结构为3×12×1,人工神经网络模型预测的平均相对误差(AARE)为2.1%,相关系数(R)为0.9979,Arrhenius方程模型预测的AARE为11.54%,R为0.9464。即人工神经网络模型能够更加精确的描述超细晶纯钛的本构关系。通过对比不同温度下两种模型的误差,人工神经网络模型在高温条件下具有更好的稳定性。     

超细晶纯钛的微动疲劳特性

利用自行设计的微动疲劳实验夹具装置研究超细晶纯钛在柱面-平面接触下的微动疲劳特性,分析循环应力对其微动疲劳寿命的影响,通过观察接触区磨损和断口形貌,分析其微动损伤机制。结果表明,当法向载荷不变时,超细晶纯钛的微动疲劳寿命随着循环应力的增加而减小,比常规疲劳寿命更小。微动疲劳裂纹于接触区边缘萌生,磨损区破裂严重且附着有磨粒,在磨粒磨损作用下加速了试样的疲劳失效。断口同时呈现出疲劳形貌和微动形貌,形貌从平滑转向粗糙直至断裂,裂纹由小变大,裂纹扩展速率也逐渐增加,且在裂纹扩展区存在二次裂纹;由于受力不均在裂纹扩展区与断裂区之间存在山脊状形貌。     

120°模具室温ECAP制备工业纯钛的压缩变形本构关系

在Gleeble-1500热模拟机上对120°模具室温Bc方式ECAP变形8道次制备的平均晶粒尺寸约为200 nm的工业纯钛进行等温变速压缩实验,研究超细晶工业纯钛在变形温度为298~673 K和应变速率为1×10-4~1×100s-1条件下的流变应力行为。结果表明:变形温度和应变速率均对流变应力具有显著影响,峰值应力随变形温度的升高和应变速率的降低而降低;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,呈现稳态流变特征。采用双曲正弦模型确定了超细晶工业纯钛的变形激活能Q=104.46 kJ/mol和应力指数n=23,建立了相应的变形本构关系。     

不同温度重度变形及退火对工业纯铝组织的影响

采用重度冷轧及退火工艺制备超细晶工业纯铝,利用透射电镜和显微硬度实验对比研究了室温轧制和深冷轧制（液氮）及退火工艺所得到的超细晶工业纯铝组织特性和硬度。结果表明：深冷轧制细化晶粒的能力高于室温轧制,前者等轴状超细晶粒尺寸约为0.5μm,后者则约为1μm;深冷轧制试样的硬度值均高于对应状态下的室温轧制试样,温度低于200℃退火时,硬度值变化平缓,显微组织处于回复阶段;高于200℃退火时,硬度值迅速下降后趋于定值,与原始退火态相当,显微组织处于再结晶阶段。     

基于DFR法的2524铝合金搅拌摩擦焊疲劳可靠性分析

基于细节疲劳额定值(DFR)法,对2524-T3铝合金搅拌摩擦焊对接接头的疲劳性能进行研究,并采用光学显微镜和扫描电镜分析焊接接头组织形貌和疲劳断口。结果表明,2524-T3铝合金搅拌摩擦焊对接接头具有良好的疲劳性能,其DFR值为180.9 MPa;断口分析表明疲劳源位于焊缝根部,此处存在的弱连接缺陷对搅拌摩擦焊接头疲劳性能有重要影响。     

FATIGUE STRENGTH DETERMINATION OF BUTT WELDED JOINTS BY FEM

The influence of welding parameters of butt joints, made by three processes (MMA, MAGand T.I.M.E), on their geometric characteristics has been evaluated, which in turn caused a change of the fatigue strength. That fore the statistic analysis and FEM were used and a method developed in the Institute of Welding, which consist in a direct connection of parameters used during welding with the fatigue strength of joints welded by various processes. It has been proven, among others.which by using more advanced welding processes (TLM.E) the fatigue strength of welded joints can be increased in comparison to joints welded by MMA and MAG.     

FATIGUE STRENGTH DETERMINATION OF BUTT WELDED JOINTS BY FEM

1.IntroductionThe design of welded constructions subjected to alternating stresses, taking into account their fatiguestrength,wasbasedtillnowonthestress(S)-cycle number (N) relations (S-NWohler curves). Unfortunately,thismethodhassomelimitationsduetonotmakingallowancefortheinfluenceofthegeometricshapeofthejointonthefatiguestrengthoftheweldedstructure,especiallyatthetoeoftheweld(transitionfromtheweldfacetotheparentmaterial).Toassessthefatiguelifeofweldedconstructions,the"localapproach"hasbeen…     

工程金属材料/零件的表面完整性及其断裂抗力

工程金属材料的力学性能取决于其显微组织结构。至于对那些由表面起裂引发宏观脆性断裂(诸如疲劳断裂、应力腐蚀与氢脆断裂等)的断裂抗力性能,则首先取决于零件的表面完整性。文中提出了狭义的表面完整性定义,介绍了与这类宏观脆性断裂抗力性能有直接关系的表面完整性参量,诸如表面显微组织结构参量、表面(层)力学性能参量、表面(层)残余应力参量以及表面应力集中参量等。表面强化工艺技术就是通过改变零件表面完整性使这类宏观脆性断裂抗力的性能获得提高。     

喷丸强化对12Cr马氏体热强钢疲劳性能的影响

对12Cr马氏体热强钢1Cr12Ni3Mo2VN进行不同工艺的喷丸。研究了不同工艺产生的残余应力场分布和1Cr12Ni3Mo2VN钢室温及高温疲劳性能。结果表明,喷丸强度和表面覆盖率共同影响1Cr12Ni3Mo2VN钢残余应力场分布;1Cr12Ni3Mo2VN钢室温疲劳性能主要与喷丸强度有关,经过特定工艺喷丸后,室温疲劳性能提高了6倍;表面覆盖率对1Cr12Ni3Mo2VN钢室温疲劳性能影响较小,对高温疲劳性能具有明显的影响,经过0.12A、100%覆盖率喷丸后,高温疲劳性能提高了2倍,表面覆盖率升高将导致1Cr12Ni3Mo2VN钢高温疲劳性能下降,当覆盖率提高到400%,高温疲劳寿命基本没有提高,与原始试样相当。     

含铒铝合金显微组织对疲劳裂纹扩展的影响

对含铒铝合金板材进行了不同的热处理,分析了各板材的显微组织对疲劳裂纹扩展和力学性能的影响。结果表明:晶粒的长/径比越小,板材的疲劳裂纹扩展速率越慢;且随着疲劳裂纹扩展速率的降低,裂纹宽度增加且裂纹路径曲折;稀土元素Er的加入,在合金中形成Al_3(Er,Zr)第二相粒子,其强烈地钉扎位错,阻碍位错运动,以减少位错在晶界处的聚集产生的应力集中,降低板材的疲劳裂纹扩展速率。     

温度对N18(NZ2)合金循环变形行为的影响

研究了200、300、400℃温度下N18(NZ2)合金的循环变形行为,同时研究了室温和400℃低周疲劳行为.结果表明:N18(NZ2)合金低周疲劳寿命Nf随着塑性应变范围△εp的增加而降低,并遵循Coffin-Manson关系:Nβf△εp=C;N18(NZ2)合金在400℃高温下,其循环滞后回线出现锯齿状波形,即出现Portevin-LeChatelier效应.且在200、300、400 ℃下,合金表现出与常温下不同的循环特性,呈现出一致循环硬化的现象;在高温,N18(NZ2)合金疲劳断口局部出现韧窝型断裂,并出现细小的二次裂纹.大量二次裂纹的存在是400℃疲劳断口的主要特征.     

铜晶体的疲劳损伤微观机制

对Cu单晶体、双晶体和多晶体疲劳损伤微观机制的总结结果表明：在中、低应变范围Cu单晶体的疲劳裂纹主要沿驻留滑移带萌生,而在高应变范围则沿粗大形变带萌生;Cu双晶体中疲劳裂纹总是优先沿大角度晶界萌生和扩展,而小角度晶界则不萌生疲劳裂纹;对于Cu多晶体,疲劳裂纹主要沿大角度晶界萌生,有时也沿驻留滑移带萌生,而孪晶界面两侧由于滑移系具有相容的变形特征而未观察到疲劳裂纹萌生．     

共渗对大丝径65Mn金属橡胶疲劳性能影响

研究了稀土硼碳氮共渗对大丝径65Mn金属橡胶疲劳性能的影响.结果表明:以静态损耗因子作为金属橡胶疲劳的判定指标比较合理;经过共渗处理.金属橡胶的疲劳寿命提高28.6%.