GH4698合金高温低周疲劳性能分析

研究了GH4698合金650℃时应变控制条件下的高温低周疲劳性能。结合疲劳试验数据,分析了合金的循环应力响应、循环应变响应及应力应变滞后回线,探讨了GH4698合金的疲劳性能。结果表明:GH4698合金在应变幅较低时具有良好的抗疲劳性能,而在较高应变幅时抗疲劳性能较差;在应变幅较低时合金会发生循环硬化和软化现象,而在应变幅较高时合金只发生循环硬化现象;随着应变幅的增加合金的循环韧性提高。     

GH4698高温合金焊接工艺

为解决Ni基高温合金GH4698合金承力环的焊接修复问题,本文研究了该合金的氩弧焊接(TIG)工艺,获得了质量良好的焊接接头.研究结果表明,选用HGH533焊丝,并在强制水冷条件下焊接,GH4968合金具有较高的焊接裂纹抗力;焊后经775℃×16h热处理,接头室温拉伸强度与基体接近,高温拉伸强度则达到基体的92％,焊缝维氏(HV)硬度也与基体的接近,且焊后热处理对基体无不利影响.在研究基础上,成功地实现了GH4698合金承力环的焊接修复.     

K40S钴基高温合金的高温低周疲劳行为——Ⅰ.疲劳性能

研究了K40S钴基高温合金在700℃和900℃温度条件下由应变控制的高温低周疲劳行为，对循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析，进而给出了K40S合金在此温度范围的疲劳参数，结果表明：与传统X-40合金相比，K40S合金具有优异的抗高温低周疲劳性能；合金的应力-应变响应行为在700℃时，呈现为循环强化，而在900℃时，为初期强化随后软化，且随着总应变幅的增加，强化效果均增强，上述行为归因于循环形变过程中位错-位错，位错-析出相及固溶原子间的相互作用。     

DZ40M合金高温低周疲劳性能及其断口分析

测定了定向凝固钴基高温合金ＤＺ４０Ｍ９０℃低周疲劳性能并观察了疲劳断口,结果表明,ＤＺ４０Ｍ合金具有较高的抗高温低周疲劳性能;疲劳裂纹起源于试样表面优先氧化的碳化物。基体中骨架状分布的碳化物阻滞裂纹扩展;氧化不仅促进疲劳劳裂纹的形成,而且加速了裂纹扩展。ＤＺ４０Ｍ合金的高温疲劳破坏机械疲劳与环境氧化双重和所致。     

核电用GH4169合金棒材315℃低周疲劳性能研究

采用轴向总应变控制方法研究核电用GH4169棒材在其工作温度315℃下的低周疲劳性能。结果表明,GH4169棒材的低周循环应力-应变行为符合非线性关系式。棒材的循环应变强化指数和循环强度系数分别为0.050 2和1 438.47。棒材315℃下低周疲劳应变-分析寿命符合关系式。     

镍基铸造高温合金低周疲劳研究进展

镍基铸造高温合金具有优异的高温性能,广泛应用于航空发动机涡轮叶片等热端部件之中。航空发动机涡轮叶片是发动机中工作环境最为恶劣、结构最为复杂的零件之一,在发动机运行过程中所产生的高温交变应力的作用下,合金承受着严重的应力、应变循环损伤,裂纹往往在合金中的薄弱区域形成并扩展,使合金以低周疲劳的模式失效,严重影响了合金的服役寿命,因此对合金低周疲劳性能的研究尤为重要。本文详细阐述了影响镍基铸造高温合金低周疲劳性能的表面缺陷、内部组织及缺陷、晶体取向和低周疲劳试验条件等四方面因素,从位错运动方式和形态变化特点出发,研究了不同温度下镍基铸造合金的变形机制,最后总结了合金低周疲劳寿命预测的应力应变准则、能量准则、损伤累积准则及临界面和临界距离准则。     

超临界水冷堆候选高温合金低周疲劳性能研究

采用MTS材料试验机研究了作为超临界水冷堆候选材料的Inconel-718、Incoloy-825、Incoloy-800H 3种高温合金,在650℃和室温、±0.5%应变幅的低周疲劳性能,并采用扫描电镜对试验后样品进行了断口分析。结果表明:在两种温度条件下,718的疲劳寿命均最高。温度对3种高温合金的稳态迟滞回线面积和弹性变形量几乎无影响;718的稳态迟滞回线面积远低于825和800H,而弹性变形量几乎达到825和800H的2倍,有利于提高其疲劳寿命。在循环变形过程中,718呈循环软化状态,825和800H呈先循环硬化再循环饱和状态,且在高温下循环硬化效应更明显。在650℃低周疲劳试验后,718样品断口表面的疲劳间距不足1μm,而对于825和800H则分别达到2.28和2~20μm,进一步表明了718在3种材料中低周疲劳性能最好。     

Ti—31合金的低周疲劳性能研究

根据工况的需求研究了魏氏组Ｔｉ－３１合金的低周疲劳性能。结果表明，在循环载荷下，Ｔｉ－３１合金表现出很好的循环稳定性，但它是循环软化材料。其裂纹萌生于α与β相界和α板条内，裂纹扩展区内有大量二次裂纹生成。同时还回归出Ｔｉ－３１合金的低周疲劳寿命公式，并指出其过渡寿命ＮＴ为５５６次。比较了具有相同显微魏氏组织的Ｔｉ－３１合金与ＩＭＩ８２９钛合金的低周疲劳性能，二者性能相当。     

结晶轮用Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳性能

研究了轮带式连铸机结晶轮用Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳性能及微观组织演变。试验所用Cu-0.65Cr-0.15Zr(质量分数,%)合金在氩气保护氛围下于中频真空铸造炉中进行制备,并依次进行均匀化、热轧、固溶和时效处理,得到最终状态的合金。采用疲劳试验研究不同总应变幅下合金的低周疲劳性能,并结合扫描电子显微镜(SEM)以及电子背散射衍射(EBSD)分析疲劳试验过程中合金的显微组织演变和裂纹扩展规律。结果表明：总应变幅为0.4%,0.6%和0.8%时,Cu-Cr-Zr合金的疲劳寿命分别为5777次,1185次和661次。经过拟合后,Basquin公式和Coffin-Manson公式可以分别描述合金的疲劳寿命与弹性应变幅和塑性应变幅之间的关系。Cu-Cr-Zr合金的疲劳断裂以穿晶断裂的形式,沿着晶粒中某些特定的晶面进行,因此疲劳裂纹在扩展过程中会发生偏折。     

铸造钛合金ZTC4不同应变比下的低周疲劳行为

采用岛津液压伺服疲劳试验机研究了铸造钛合金ZTC4在不同应变比下(R=-1、0.06和0.5)的低周疲劳行为。对比分析了不同应变比下应力-应变迟滞回线、循环应力响应曲线以及疲劳寿命的差异,并采用SWT模型和Walker等效应变模型对不同应变比下的试验结果进行表征。结果表明:在200℃时,应变比为-1时,迟滞回线基本以原点对称,且随着应变水平的增大,迟滞回线包围的面积呈上升趋势;应变比为0.06和0.5时,滞后环沿坐标轴发生了平移,且随着应变水平的降低,迟滞回线沿拉应力的方向移动;不同应变比下合金的循环疲劳寿命相差甚微,SWT模型和Walker等效应变模型能很好的表征材料不同应变比下的疲劳试验结果,精度在±2倍的分散带内。     

管材高温低周疲劳实验方法及数据处理

采用径向应变控制法 ,在MTS880 /810试验机上用d 13mm× 1.5mm的单相α Ti合金管材 ,在 (35 0±1)℃下进行了 5个不同应变量的高温低周疲劳 (HTLCF)实验 ;记录了各自的循环应力—应变滞后环 ,得出了试样的循环响应特征和各试样的高温低周疲劳寿命。对实验数据按Coffin Manson公式拟合出疲劳曲线方程 ,从而绘出了该试材的Δεt— 2Nf 倍寿命关系曲线。考虑到低周疲劳数据的离散性 ,对其中的Δεt=1.0 %和Δεt=1.5 %两个应变量的各 6个试验数据按双参数Weibull分布进行了统计分析。     

A damage-coupled multi-axial time-dependent low cycle fatigue failure model for SS304 stainless steel at high temperature

Based on the time-dependent strain cyclic characteristics and fatigue behaviors of SS304 stainless steel under multi-axial cyclic loading at 700 ? C, and in the frame of unified visoco-plastic cyclic constitutive model and continuum damage mechanics theory, the damage-coupled multi-axial time-dependent constitutive model and fatigue failure model were proposed. In the model, the evolution equation of damage was introduced in and the time-dependent effects, e.g. holding time, loading rate, were taken into account. The model was applied to the simulation of whole-life cyclic deformation behaviors and prediction of LCF life for SS304 stainless steel in multiaxial time-dependent low cycle fatigue tests. It is shown that the simulated results agree well with experimental ones.     

低周疲劳寿命预测的能量模型探讨

从熵守恒定律和能量守恒定律出发,推导出一个新的低周疲劳寿命预测能量模型,并以该模型为基础,对线性累积损伤法则进行了探讨．通过316L钢420℃环境下应力控制的低周疲劳实验,用该模型及基于该模型的线性累积损伤法则进行了低周疲劳寿命和剩余寿命的预测,预测结果与实测结果符合较好．     

P92钢焊缝金属高温低周疲劳行为分析

P92钢常用于锅炉高温、高压主蒸气管道等部件,其焊接接头性能的优劣直接关系到机组的安全可靠运行. 文中通过P92钢焊缝金属在630 ℃下的低周疲劳试验,研究了低周疲劳行为及其循环应力应变关系,采用塑性应变能密度对其低周疲劳进行了寿命预测,并根据断口形貌,分析了P92钢焊缝金属的断裂机理. 结果表明,P92钢焊缝金属表现出循环软化特征;其低周疲劳寿命与应变幅值满足Coffin-Manson关系;采用塑性应变能密度的方法可以很好地预测P92钢焊缝金属低周疲劳寿命. 二次裂纹密度的增加是其在高应变幅下寿命下降的主要原因.     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 10⁸循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

K40S钴基高温合金高温高周疲劳行为

研究了K40S合金700℃和900℃高周疲劳行为。结果表明：K40S合金具有低的高温疲劳缺口敏感性，合金在700℃和900℃温度条件下的疲劳缺口敏感性分别为0．025和0．035，合金低的缺口敏感性主要归因于合金良好的高温塑性。二次碳化物M23C6的高温动态时效强化有效地强化了合金基体，提高合金的形变抗力，使合金具有较高的疲劳强度。K40S合金700℃高周疲劳断裂机制主要为机械疲劳断裂，而在900℃温度条件下则为机械疲劳与高温环境氧化共同作用的结果。     

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。     

Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳行为

通过室温低周疲劳(LCF)试验研究了Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳性能和循环变形行为,利用电子背散射衍射、透射电镜和扫描电镜分别分析了合金循环变形前后的微观结构和疲劳断口。结果表明:Cu-Cr-Zr合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的循环周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式表示。Cu-Cr-Zr合金在高外加总应变幅(Δε_t/2=0.6%)的疲劳变形后期会出现循环硬化现象,循环变形组织为位错墙、位错团簇、亚结构胞状组织的混合结构,并且观察到了孪晶的形成。此外,所选材料在外加总应变幅为0.4%时的疲劳断口呈现多疲劳源特征,疲劳裂纹扩展区中观察到了大量的撕裂棱、韧窝、以及犁沟。     

电子束局部热处理对TC4合金接头疲劳性能影响

通过低周轴向应变疲劳试验,研究了电子束局部热处理对TC4钛合金接头疲劳性能的影响.结果表明,电子束局部热处理TC4钛合金接头在疲劳过程中存在一定的软化行为;在一定的载荷条件下,与焊后未热处理状态相比,经过电子束局部热处理后,TC4钛合金电子束焊接接头的疲劳寿命可以提高30%以上.