2A12铝合金的多轴加载疲劳行为

采用SDN100/1000电液伺服拉扭复合疲劳试验机对2A12铝合金进行多关键参数的多轴疲劳性能研究,通过对断口的微观分析探究疲劳失效机理。结果表明:等效应力加载条件下,随拉扭相位差的增加疲劳寿命降低,0°相位差下断面裂纹源区能观察到轮胎状、鱼骨状以及钟乳石状的特殊形貌,裂纹扩展区存在二次裂纹和模糊的疲劳条带;分别改变拉、扭平均应力,多轴疲劳寿命均降低,裂纹源区能看到白色絮状的氧化物,瞬断区存在二次裂纹和剪切型韧窝;不同加载波形条件下,正弦波对应最长的多轴疲劳寿命,三角波次之,方波时最短且体现出最大的结构耗能。低-高两级加载条件下,材料产生锻炼效应。     

不同应力幅比加载下2A12铝合金的多轴疲劳性能

采用SDN100/1000电液伺服拉扭复合疲劳试验机对2A12铝合金进行不同应力幅比下的多轴疲劳实验,观察试样断口形貌并结合加载过程中的疲劳循环曲线进行失效机理分析。结果表明:单级加载条件下,随应力幅比的增加合金的疲劳寿命提高,纯扭转条件下断面存在平整的光滑区域,随应力幅比的增加断面划痕减少,并能观察到疲劳条带以及鱼骨状、鳞片状和蜂窝状特殊形貌;不同应力幅比累积路径下,多轴疲劳寿命随一级加载周次变化的规律不同;高-低应力幅比累积路径下,拉压方向一级高应力幅比加载阶段出现明显的循环硬化现象,材料产生"锻炼效应"。     

基于DIC的铝合金薄壁缺口件多轴疲劳行为

为探究缺口对材料多轴疲劳性能的影响,以航空用7075-T651铝合金薄壁缺口件为研究对象,进行等效应力幅变量的比例多轴疲劳实验,采用数字图像相关技术进行表征并分析临界平面角度.结果表明:随加载等效应力幅的增加,试样多轴疲劳寿命降低,缺口附近最大轴向、扭向和剪切工程应变增大.不同加载条件下,缺口附近应变集中现象均随着加载周次的增加而逐渐增强.缺口附近的应变变化过程可分为裂纹萌生、裂纹扩展及瞬断阶段.引入临界平面角度和其上最大正应变,提出SWT修正模型,其预测结果均位于2倍分散带内.     

热等静压对圆形加载路径下A319铝合金多轴疲劳特性的影响

采用MTS809拉扭复合疲劳试验机、扫描电镜(SEM)研究了热等静压(Hot isostatic pressing,HIP)处理前后,圆形加载路径下,A319铝合金多轴疲劳特性。结果表明,HIP处理后,材料中的孔洞缺陷数量减少,疲劳失效过程中产生的微裂纹的数量减少且尺寸减小。相同等效应变幅值下产生的轴向应力幅值、切向应力幅值、等效应力幅值均显著增加。材料轴向上表现为先产生循环硬化而后循环软化,切向则表现为先产生循环硬化后趋于循环稳定,HIP处理前后循环软化硬化趋势大致相同。轴向应力应变滞后回线、切向扭矩扭角滞后回线面积有所降低,附加强化效果增强。     

真空环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为

在真空拉-压疲劳实验机上对真空和室温大气环境下自然时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空和室温大气环境对疲劳断口形貌的影响.对比两种环境下的结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的高近4倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,且在低循环应力时出现韧窝的区域增多.真空环境下疲劳断口中台阶高度较低,疲劳条纹与韧窝较细小.本研究对真空环境影响自然时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

腐蚀环境下2E12航空铝合金疲劳裂纹扩展行为研究

采用SEM,TEM及疲劳性能测试等分析测试手段,系统地研究了2E12铝合金在室温空气、潮湿气体及盐雾环境下的疲劳裂纹扩展速率。结果发现2E12合金具有良好的疲劳性能,疲劳裂纹扩展速率优于国外的2524铝合金。利用修正的Paris公式分析腐蚀介质对合金的疲劳裂纹扩展性能影响轻重程度依次为;室温空气〈潮湿气体〈盐雾环境。不同环境条件下合金的疲劳裂纹形貌均表现微观裂纹扩展的晶界小平面、宏观裂纹扩展的疲劳条纹以及剪切撕裂的微观结构。在腐蚀环境下,宏观裂纹扩展表现出更多的脆性裂纹扩展特征,氢脆导致塑性区脆化及腐蚀诱导的阳极溶解是导致裂纹扩展性能降低的原因。     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

室温大气环境下不同时效态2A12合金的疲劳行为

在拉-压疲劳试验机上对室温大气环境下欠时效态、峰时效态、过时效态和自然时效态2A12合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜(SEM)分析室温大气环境下不同时效态对疲劳断口形貌的影响.结果表明:在室温大气环境下,四种时效态2A12合金的疲劳断裂循环次数均随着循环应力的减小而明显增加.循环应力水平越低,疲劳寿命提高越明显;各时效态的疲劳断口均为穿晶断口.断口中均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,并在较低循环应力下,疲劳条纹出现的区域较多;欠时效态和峰时效态断口上还可观察到轮胎花样.自然时效态表现出最好的疲劳裂纹扩展阻力,其次是欠时效态、峰时效态,过时效态的疲劳裂纹扩展阻力最低.对室温大气环境下各时效态2A12合金疲劳行为进行了讨论.     

加载路径对Sr变质A319铝合金疲劳行为的影响

研究了Sr变质A319铸造铝合金在0.2%应变幅不同加载路径条件下的疲劳性能,包括循环应力响应特征及疲劳寿命,并分析了失效试样的断口特征以及Si颗粒的破坏方式。结果表明:在不同加载路径下材料发生循环硬化程度和速率从大到小排序是:圆形加载、比例加载和单轴加载;疲劳寿命随着加载路径的变化与材料循环硬化程度和速率随着加载路径的变化相对应。断口分析结果表明,宏观断口在比例路径下表现为"人"字形的两条主裂纹,且从单轴、比例到圆形路径,裂纹源区逐渐不明显,裂纹源区和稳定扩展区尺寸也变小;在单轴加载条件下裂痕的断面基本上与主轴平行,而在多轴加载条件下裂痕的分布较为分散。     

2A12铝合金在含Cl~-环境中的腐蚀行为和规律研究

通过室内浸泡模拟实验方法,研究了2A12铝合金在含Cl-典型环境中的腐蚀行为与电化学规律.采用扫描电镜观察了试样的组织和腐蚀产物的微观形貌,并用能量色散谱(EDS)分析了腐蚀产物元素组成.采用失重法分析了2A12铝合金腐蚀动力学规律,并采用电化学阻抗技术分析了2A12铝合金腐蚀后的电化学行为规律.实验结果表明,浸泡480 h后,2A12铝合金发生了明显的点蚀和小片状剥蚀,Cl-和第二相是促进点蚀形成和发展的主要原因;浸泡480 h后的动力学规律遵从幂指数规律;电化学阻抗谱中的Nyquist曲线由压缩的双容抗弧组成,随浸泡时间的延长,点蚀不断生成并发展,与腐蚀产物的产生与剥落综合作用,使电化学阻抗模值呈先减小后增大再减小的动态变化.     

真空环境下峰时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对峰时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多2至3倍.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多.真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.对真空影响峰时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

2E12铝合金加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展

采用疲劳试验、腐蚀实验、SEM及EDS等分析测试手段,研究2E12铝合金标准中心裂纹试件在加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展,该谱的1个周期包括温湿、热冲击、室温疲劳和盐雾4个环境块。利用修正的Paris公式分析,发现试样在加速谱环境下合金的疲劳裂纹扩展较实验室环境明显加速。合金的疲劳裂纹扩展主要呈现腐蚀疲劳特征。讨论了加速谱对合金疲劳裂纹扩展的影响,其中盐雾、湿热环境下的氢脆导致塑性区脆化及腐蚀诱导的阳极溶解是导致裂纹扩展、性能降低的主要原因。     

真空环境下欠时效态2A12合金的疲劳行为

在低温真空拉-压疲劳试验机上对欠时效态2A12合金的疲劳行为进行了研究,并采用扫描电镜(SEM)分析了真空环境对疲劳断口形貌的影响.结果表明,真空环境使疲劳寿命提高,疲劳曲线右移.在低循环应力时,真空环境中的疲劳断裂次数可比室温大气环境中的多一个数量级.真空和室温大气环境下的疲劳断口均为穿晶断口.在室温大气疲劳断口上可观察到轮胎花样与疲劳条纹.疲劳条纹在低循环应力时出现疲劳条纹的区域增多,真空环境下极少出现轮胎花样与疲劳条纹.文中对真空环境影响欠时效态2A12合金疲劳行为的原因进行了讨论.     

A Review of Critical Plane Orientations in Multiaxial Fatigue Failure Criteria of Metallic Materials

The paper presents a review of multiaxial fatigue failure criteria based on the critical plane concept. The criteria have been divided into three groups, according to the fatigue damage parameter used in the criterion, i.e. (i) stress, (ii) strain and (iii) strain energy density criteria. Each criterion was described mainly by the critical plane orientation. Multiaxial fatigue criteria based on the critical plane concept usually apply different loading parameters in the critical plane whose orientation is determined by (a) only shear loading parameters (crack Mode II or III), (b) only normal loading parameters (crack Mode I) or sometimes (c) mixed loading parameters (mixed crack Mode). There are also criteria based on few critical plane orientations and criteria based on critical plane orientations determined by a weighted averaging process of rotating principal stress axes.