工业纯铁内部穿晶疲劳微裂纹的扩散愈合过程

采用对称拉压低周疲劳方法在轴对称工业纯铁试样中引入了临界长度约为30μm，穿越铁素体晶界的内部微裂纹，随后在1173K温度下对试样分别进行2和5h的真空加热处理，结果表明，随保温时间的延长，穿晶疲劳微裂纹扁椭圆型的二维纵剖面首先在表面扩散与晶界扩散的耦合作用下在晶界处分隔为两部分，随后在表面扩散单独作用下演化为由多个球形空洞组成的球洞串截面形态，由于晶界在退火过程中的迁移运动，晶界上裂纹演变形成的空洞最终被遗留在晶粒内部，建立了体扩散控制下的晶粒内部空洞的收缩模型，与实验观察结晶对比表明，该模型能够很好地预测晶内空洞的收缩愈合过程。     

工业纯镁内部疲劳微裂纹的热扩散性愈合

采用单向对称拉压低周疲劳疗法在具有等轴晶的工业纯镁试样中引入了微米级的内部裂纹,裂纹主要位于晶内和穿晶位置,宽度为0.5-15μm,长宽比分布在10-35之间,在623K对疲劳试样进行2,4和6.5h的真空退火处理,SEM观察表明：晶内疲劳微裂纹纵剖面二维形态发生了主要由表面扩散控制的形态变化,由初始的扁椭圆形演化成多个球洞定向排列的形态;穿晶疲劳微裂纹纵剖面二维形态则在表面和晶界扩散的耦合作用下首先在晶界处分隔成两部分,并在晶界上留下了一个空洞,在退火处理的后期阶段,空洞收缩消失,引起空洞间距的增大并引起试样密度少量恢复。     

内部疲劳微裂纹退火愈合过程中纯铁的密度变化

在室温下对工业纯铁试样进行了控制应变幅的等幅、拉—压、低周疲劳加载，随后在1173K温度下从1h延续至7h进行真空退火处理，并分别对疲劳试样和退火试样中的疲劳裂纹形态进行了SEM观察．用电子分析天平对各组试样进行了密度检测，结果表明：同原始试样相比，随疲劳周次增加，疲劳试样密度逐步减小，在随后的1h到3h退火期间，疲劳试样密度值无明显变化；当从3h至7h退火时，试样的密度逐渐增大，并且在7h退火时接近了原始密度值．分析表明，内部疲劳微裂纹的萌生是试样密度值减小的原因；在早期的退火处理阶段，表面扩散机制支配裂纹的形态演变，因而试样密度无明显增大；而在退火处理后期，体扩散及晶界扩散作用缩小了裂纹演变形成的空洞，使得试样密度增大并逐渐恢复至原始密度值．     

7N01铝合金平滑焊接接头疲劳性能研究

主要对7N01铝合金平滑焊接接头疲劳性能进行研究,通过数据可靠性分析和模型选择,得到中值疲劳极限值为130 MPa。使用扫描电镜观察断口,发现疲劳裂纹起源于焊缝中近熔合线的液化微孔或微裂纹处。对比焊接试样、120及150 MPa应力水平下的疲劳试样的金相组织和纵截面形貌,焊接试件中熔合线近邻区、焊缝中心均存在液化微孔和液化裂纹;120 MPa疲劳应力水平下,熔合线近邻区、焊缝中心液化微裂纹长大,焊缝中心微裂纹线度在50~250μm之间,但裂纹线度均小于临界裂纹尺寸,试样未发生断裂;150 MPa疲劳应力水平下,熔合线近邻区的微裂纹扩展,形成宏观裂纹,其附近有部分微裂纹向焊缝中心扩展,焊缝中心的微裂纹也长大,线度在10~50μm之间。     

微弧氧化处理LD10铝合金的疲劳特性

利用旋转弯曲疲劳试验机研究了三种膜厚(10μm、15μm、20μm)的微弧氧化处理LD10铝合金的疲劳性能;采用SEM观察微弧氧化试样的表面、截面以及断口形貌;利用XRD分析微弧氧化试样的表面相组成和表面残余应力。结果表明:微弧氧化膜层由AlSi0.5O2.5非晶相组成,膜层中的微裂纹起源于放电通道(微孔),终止在通道附近区域;膜层附近基体中存在残余拉应力,促使疲劳裂纹在此形成和扩展,导致10μm、15μm、20μm三种膜厚的微弧氧化处理铝合金的疲劳寿命分别下降了63%、75%和65%,疲劳极限分别下降了9.5%、7.9%和9.9%。     

ZG42CrMo缩松区疲劳裂纹的偏析和微裂纹的形成

测定了ＺＧ４２ＣｒＭｏ高周疲劳裂纹扩展速率，对疲劳裂纹扩展过程进行了金相追踪观察．用ＥＰＭ研究了缩松及其表面微裂纹和硫化物的形态．用ＴＥＭ研究了裂纹顶端位错组态和滑移特征．讨论了缩松对裂纹捕获和偏折对疲劳裂纹扩展的双重影响及微裂纹萌生的可能机制．     

基于微纳CT的SLM成形铝合金缺陷与损伤表征

使用微纳CT检测技术和图像分析方法对激光选区熔化成形(SLM)AlSi10Mg合金拉伸试样内部微观缺陷进行高分辨率表征,获取了缺陷的等效直径、距离材料表面最短距离、球度、表面网格模型等几何特征,同时对拉断后失效试样的内部损伤进行高分辨率检测。试验结果表明,拉伸试样内部缺陷主要为气孔和高密夹杂,平均等效直径分别为30μm和35μm,距离材料表面平均最短距离分别为0.89 mm和0.70 mm,平均球度分别为0.71和0.70,以亚体素精度重构了气孔表面结构的网格模型,在失效试样断口区域发现了高密夹杂引起的微裂纹,其平均开口宽度为20μm。     

1100MPa级高强钢的低周疲劳行为

研究了在对称应变控制条件下1100 MPa级调质态高强钢的低周疲劳性能,借助OM、SEM、TEM等手段对高强钢在低周疲劳载荷下的微观组织、断口形貌、裂纹扩展特性、夹杂物形态等进行了研究。结果表明,调质态1100 MPa高强钢具有优异的低周疲劳性能,主要有2个原因:一是由于夹杂物形态为近圆形,直径为2～5μm,低于夹杂物引起疲劳裂纹萌生的临界尺寸,裂纹萌生于试样表面,提高了疲劳裂纹萌生寿命;二是原奥氏体晶界、马氏体板条包/束界、夹杂物/孔洞都会诱导裂纹偏转,使裂纹走向曲折,降低了裂纹扩展速率,提高了疲劳裂纹扩展寿命。     

定域性电化学增材制造三维微螺旋构件工艺

针对电化学增材制造已有较多探究，但研究内容多为工艺参数对柱体成形质量的影响，工艺参数对微螺旋构件的影响尚缺乏系统研究。通过单因素试验法研究极间电压、脉冲占空比和初始极间隙对微螺旋结构直径、体沉积速率和表面形貌的影响，采用数字显微镜及扫描电镜对微螺旋构件进行检测，得出极间电压为4.0～4.4 V时，可以制备出直径均匀、形状规整的微螺旋结构，微螺旋结构体沉积速率由210μm³/s增长至5 728μm³/s；而电压增至4.6 V时，微螺旋结构出现大量瘤状沉积。当初始极间隙从5μm增加到20μm时，微螺旋结构平均直径由128μm增长至163μm。极间电压为4.2 V、初始极间隙为10～20μm时，随着初始极间隙的增大，微螺旋结构底部明显变粗，直径波动较大。研究结果表明，采用三轴联动控制阳极运动轨迹，定域电化学增材制造三维微螺旋构件，是三维金属微结构一种可行的技术方法。试验优化参数为极间电压4.2 V、脉冲占空比60%和初始极间隙5μm时，得到微观形貌质量较好、直径均匀的微螺旋构件(圈数为2圈、螺距为400μm)。     

CBGA结构热循环条件下无铅焊点的显微组织和断裂

用热循环实验、扫描电镜观察焊点横截面和有限元模拟的方法研究了陶瓷球栅阵列封装（CBGA）结构中无铅焊点的组织和热疲劳行为．CBGA结构中,在焊料与铜焊盘和银焊盘的界面处分别形成了Cu6Sn5和Ag3Sn．在热循环过程中,铜焊盘处Cu6Sn5层增厚,并出现Cu3Sn;镀银陶瓷芯片一侧,Ag3Sn层也增厚,焊球中靠近界面处Ag3Sn的形态从条状向球状过渡．增加热循环周次,疲劳裂纹最先出现在芯片与焊球界面处焊球的边角位置上,有限元模拟表明此处具有最大的剪切应力．在印刷线路板处,裂纹沿Cu6Sn5和焊料的界面扩展;在陶瓷芯片处,裂纹沿Ag3Sn界面层附近的焊球内部扩展．     

激光选区熔化YSZ陶瓷工艺及内部缺陷研究

初步研究了55~113μm的氧化钇稳定氧化锆陶瓷粉末的激光选区熔化制造工艺,分析了其内部缺陷的形态和分布。结果表明:全陶瓷氧化钇稳定氧化锆粉末可被波长1060~1100 nm激光完全熔化,线功率密度需达到140 J/m。在成形水平方向,微裂纹沿着激光扫描轨迹有序分布,成形堆积方向存在连续有序的宏观裂纹,内部缺陷主要为微裂纹和气孔。     

Design and Characterization of SMAT-MAO Composite Coating and Its Influence on the Fatigue Property of 2024 Al Alloy

在2024铝合金表面制备纳米化-微弧氧化复合涂层,该复合涂层由底层纳米晶层及顶层陶瓷涂层构成。采用XRD、TEM和SEM研究了复合涂层的微观组织结构,并研究了表面处理对铝合金基体疲劳寿命的影响规律。顶层陶瓷涂层厚度分别为5和10μm的复合涂层试样的疲劳寿命分别提高了21.9%和23.2%,疲劳性能的改善是基体合金靠近涂层区域的纳米晶结构及残余压应力共同作用的结果;当顶层陶瓷涂层厚度增加到15μm时,由于涂层表面较大的孔径及涂层内部存在的微裂纹,导致疲劳寿命降低。     

2024铝合金表面纳米化-微弧氧化复合涂层设计、表征及疲劳性能（英文）

在2024铝合金表面制备纳米化-微弧氧化复合涂层,该复合涂层由底层纳米晶层及顶层陶瓷涂层构成。采用XRD、TEM和SEM研究了复合涂层的微观组织结构,并研究了表面处理对铝合金基体疲劳寿命的影响规律。顶层陶瓷涂层厚度分别为5和10μm的复合涂层试样的疲劳寿命分别提高了21.9%和23.2%,疲劳性能的改善是基体合金靠近涂层区域的纳米晶结构及残余压应力共同作用的结果;当顶层陶瓷涂层厚度增加到15μm时,由于涂层表面较大的孔径及涂层内部存在的微裂纹,导致疲劳寿命降低。     

等通道转角挤压7075铝合金的组织模拟和试验

对7075铝合金单道次等通道转角挤压过程进行了正交试验研究,并进行了微观组织观察。试验结果表明,90°转角挤压后试样的晶粒细化效果最好。基于Zener-Hollomon参数模型,在设定初始平均晶粒尺寸40μm的前提下,采用Deform-3D软件中的Microstructure模块进行了组织演变数值模拟,分析了不同截面材料内部组织及晶粒尺寸的变化。模拟结果表明,试样头部平均晶粒尺寸为3.5μm,中部为2.4μm,尾部为29.1μm,均有不同程度的细化,其变化规律与试验结果相符合。     

ZG42CrMo缩松区疲劳裂纹的偏折和微裂纹的形成

测定了ＺＧ４２ＣｒＭｏ高周疲劳裂纹扩展速度率，对疲劳裂纹扩展过程进行了金相追踪观察，用ＥＰＭ研究了缩松及其表面微裂纹和硫化物的形态，用ＴＥＭ研究了裂纹顶端位错组态和滑移特征。讨论了缩松对裂纹捕获和偏折对疲劳裂纹扩展的双重影响及微裂纹萌生的可能机制。     

热应力作用下碳化钨基钢结硬质合金梯形裂纹的形成机理

在自约束型热疲劳试验机上对碳化钨含量不同的钢结硬质合金进行了热疲劳试验，用金相显微镜和扫描电镜对热疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明：在热应力作用下，不仅在合金的表面，在合金的内部都形成了“梯形”裂纹。这种形态的裂纹是由试样缺口处的热疲劳裂纹扩展而引起的，合金中的钢基体相阻碍裂纹扩展，而WC硬质相诱导裂纹扩展，这两种因素的综合作用促使热疲劳裂纹成“梯形”扩展。分析认为：使WC粒子在钢基体中均匀分布，提高钢基体的热疲劳抗力，从而来阻止梯形裂纹的形成，是提高碳化钨钢锆硬质合金抗热疲劳性能的有效途径。     

TC11钛合金在不同温度下的疲劳断裂分析

借助光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等研究了TC11钛合金不同温度下高周疲劳断口及断口附近的微观组织形貌。结果表明:TC11钛合金不同温度下的疲劳断口均由疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区3部分组成,裂纹扩展区存在大量的二次裂纹,随着温度的增加,二次裂纹数量逐渐增多的同时其长度与宽度也明显增加,且在二次裂纹附近出现微裂纹,疲劳辉纹的宽度从0.2μm(-30℃)增加到1μm(150℃),相应的疲劳极限也随着实验温度的升高而降低,该实验条件下疲劳极限值从438 MPa(-30℃)降至388 MPa(150℃),温度越高疲劳寿命越短。不同温度下随着循环周次的增加,钛合金内部出现位错或形变孪晶等亚结构来协调变形,低温下变形组织以位错缠结和形变孪晶混合型组织为主,高温下则以位错缠结为主,同时β片层发生明显的断裂现象,在α/β相界面的位错堆积导致的应力集中是疲劳裂纹源形成的主要原因。     

不同加载速率下汽轮机转子钢的高温低周疲劳断裂特征

采用RDL05电子蠕变疲劳试验机,在0.5×10-2、0.1×10-2 s-1两种加载速率条件下,对30Cr1Mo1V汽轮机转子钢进行高温低周疲劳试验,用带有能谱分析的JSM-5610扫描电镜分析试样的断裂特征。结果表明,试样断面有裂纹起源区、裂纹扩展区和瞬断区,瞬断面与其他两区呈一定角度的剪切唇;裂纹源区比较平坦,细小裂纹沿晶界萌生于材料内部;断裂类型主要为沿晶断裂,在0.1×10-2 s-1时裂纹数目较少;在瞬断区以韧窝为主要断裂特征,并有少量疲劳条纹,0.5×10-2 s-1时韧窝较深;从试样表面萌生的裂纹可看出,裂纹附近出现了大量尺寸在5～30μm的鱼卵状裂纹珠,这是由于高温氧化、疲劳载荷交互作用形成的。     

通孔元件焊点的抗热疲劳性能预测Ⅰ.焊点抗热疲劳能力的实验研究

针对通孔焊点进行了热冲击的可靠性测试，以非破坏性和破坏性的实验方法，对比分析了波峰焊点和再流焊点的抗热疲劳能力．结果表明，CTE(热膨胀系数)失配是焊点产生裂纹的主要原因，而焊点形态的差异又使得再流焊点内部断裂程度不同于波峰焊点．再流焊点裂纹产生在钎料内部；而波峰焊点由于具有饱满的圆角过渡形态，裂纹产生在镀铜孔与线路板的连接拐角处．裂纹的产生导致了两种焊点强度的降低，对其电性能的影响却甚微。     

用四氯化钛制备TiO2微球的研究

以阳离子交换树脂为模板，以四氯化钛为原料采用溶胶．凝胶法制备了TiO2微球，并通过X射线衍射（XRD），红外光谱（FTIR），扫描电子显微镜（SEM）等手段对样品进行了表征。结果表明：制备的多层结构的TiO2微球直径在300μm-700μm之间，微球主要组分为锐钛矿晶型的TiO2，晶粒粒度约为16．3nm。分别以300W高压汞灯和太阳光为光源进行光催化实验，研究了样品对10mg／L甲基橙溶液光催化氧化的效果，结果表明此种TiO2微球具有很好的光催化性能。