奥－贝球铁断裂与疲劳研究的新近进展

奥 -贝球铁具有很强的强度、塑性、韧性、疲劳强度和耐磨性等综合性能 ,应用日益广泛 ,已成为一种重要的工程材料。近年来对其断裂与疲劳的研究发展很快 ,得到不断的深入 ,本文详细介绍了其新近进展。     

高温疲劳断裂的研究与发展

本文介绍近15年来北京航空材料研究所在高温疲劳断裂研究领域内所取得的部分研究成果,其中包括高温低周疲劳、高温断裂韧性以及高温疲劳裂纹扩展的研究与发展。     

Ti—15—3钛合金的疲劳断裂行为研究

研究了Ｔｉ－１５－３合金板材光滑和缺口疲劳及疲劳裂纹萌和方式，发现光滑疲劳试样裂纹多起源于板材原始表面，形成面源；面具有中心孔和边缺口试样的疲劳裂纹多起源于缺口处的机加工端面，形成角源的线源。而且５２０℃时效后所获得的板材的拉伸强度是比５４０℃时效的高７３ＭＰａ，但疲劳极限差别不大。     

玻璃陶瓷疲劳断裂的宏观规律研究

对K2O-MgO－AlO3-B2O3-SiO2-F多元系统的可切削微晶玻璃的疲劳行为进行了研究。结果表明：材料在静载荷、动载荷、循环载荷作用下的应力腐蚀指数n分别为69.54、35．2、18.18。应力腐蚀指数n的大小强烈依赖于加载方式，并能作为材料抵抗裂纹扩展的某种抗力指标，循环载荷和动载荷对材料造成了附加损伤，致使在相同应力水平下材料寿命明显下降。     

Stellite12钴基合金的疲劳性能及其断裂机理研究

采用三点弯曲疲劳法测得光滑试样和直缺口试样的S-N曲线以研究Stellite12钴基合金的疲劳性能,并通过断口形貌观察进一步探究该钴基合金的断裂过程。结果表明:光滑试样的疲劳极限为545 MPa,约为原始抗弯强度1552 MPa的25.4%;直缺口试样的疲劳极限约为101MPa,约为静态抗弯强度517.6MPa的19.1%。对于疲劳敏感性,光滑试样与直缺口试样的疲劳敏感性分别为397和31。此外发现疲劳裂纹多萌生于近表层聚集的碳化物处,同时表面缺陷也可诱发疲劳裂纹的萌生。疲劳裂纹的扩展主要表现为碳化物的穿晶断裂,钴基体在应力比R=0.1的疲劳加载条件下虽表现出一定的韧性且呈现出较多的撕裂脊,但也呈现出一定的脆性断裂模式,因此疲劳裂纹扩展模式为真疲劳与静态疲劳的混合模式。     

Ti—25Al—10Nb—3V—1Mo合金的高周疲劳性能及断裂特征

实验测定了Ｔｉ－２５Ａｌ－１０Ｎｂ－３Ｖ－１Ｍｏ合金６５０℃下高周疲劳Ｓ－Ｎ曲线及热暴露后合金的疲劳性能。结果表明，Ｔｉ－２５Ａｌ－１０Ｎｂ－３Ｖ－１Ｍｏ合金具有较高的疲劳强度，可以满足转子零件的要求。对比光滑和缺口试样的高周疲劳性能，可以看出该合金缺口敏感程度高，且随着应力水平的增加而增大。     

PZT铁电薄膜结构及疲劳特性研究

铁电薄膜的电疲劳是铁电存储器等应用的主要障碍，我们用Ｓｏｌ－ｇｅｌ（溶胶－凝胶）方法制备ＰＺＴ铁电薄膜，对其结构和疲劳特性的研究表明，组分及工艺因素合影响薄膜的结构，具有玫瑰花形的ＰＺＴ薄膜内部存在较多的带电缺陷，在外电场作用下１０＾６周期后出现疲劳，改进组分配方或改进热处理工艺，使薄膜为纯钙钛矿结构，薄膜的寿命可超过１０＾１１周期。     

高应力弹簧端圈疲劳断裂机理研究

利用电阻应变仪测定了高应力弹筑各有效圈上所受的力，利用扫描电镜观察其断口形貌，得出结论，造成弹簧端圈断裂原因有二，其一是弹簧端圈受力较大，其二是端圈接触部位的摩擦磨损引起的。     

复合材料及其结构疲劳、损伤和断裂研究概况

1987年6月在加拿大渥太华举行的第20届国际飞机疲劳会议(ICAF)上,各主要西方国家分别介绍了本国航空研究机构、飞机公司及有关高等院校于1985～1987年间在航空疲劳、断裂方面的研究概况,其中绝大多数代表团都专门介绍了飞机复合材料及其结构方面的研究动态。当前我国也开展了这方面的研究,为了帮助有关人员掌握当前国外的动态,从而更好地确定研究方向,本文试图按复合材料疲劳、损伤和断裂的一般研究、典型结构件疲劳和断裂特性研究、飞机结构耐久性和损伤容限特性验证试验三方面进行综述,有些无法包括在上述三个专题的内容,则在“其他疲劳和断裂研究”一节中介绍。本文所介绍的内容还包括从其他最新发表的文献上所介绍的动态。      

铁电陶瓷的电疲劳机理研究

研究了ＰＭＮ－ＰＮＮ－ＰＺ－ＰＴ和ＰＬＴ铁电陶瓷的电疲劳特性及其疲劳机理。研究结果表明,疲劳与所加的疲劳电压大小有很大关系。当电压较小时,疲劳不明显;当电压较大时,疲劳加剧。     

奥贝球铁的现状与发展趋势

在综合大量文献资料的基础上，论述了奥贝球铁的研究和应用现状，阐述分析了存在的问题，指出了解决的途径和发展趋势。     

B／Al复合材料疲劳断裂机理的显微结构分析

利用扫描电镜等分析手段对Ｂ／Ａｌ复合材料疲劳断裂的特征及机理进行了分析研究。结果表明，随着应力水平的提高，Ｂ／Ａｌ复合材料的疲劳断口由于主出型趋向于平断型，其断裂机理也有所不同。在同一应力水平下，界面结构较强的试样具有较高的断裂周次。     

金属疲劳断裂的声发射检测技术

疲劳断裂是金属结构的主要失效形式,通过金属疲劳断裂时声发射特征参数的提取,建立了声发射特征参数和裂纹扩展速率之间的关系,由试样的三点弯曲疲劳试验,证明采用声发射技术监测疲劳裂纹的扩展,不仅与疲劳裂纹扩展的变化规律相似,而且能实时的捕捉到疲劳裂纹的产生。     

PMN—PNN—PZ—PT四元系铁电陶瓷的电疲劳特性

本文研究了ＰＭＮ－ＰＮＮ－ＰＺ－ＰＴ四元系铁电陶瓷的电疲劳特性。在反复的交变电场作用下,经过约１０＾７￣１０＾８次循环后,材料的极化强度减小,而矫顽场强也减小。但经过一段时间的放置的,材料疲劳的性能逐渐恢复。这种现象与通常我电陶瓷疲劳特性不同,可能的疲劳机制是电荷的钉轧。     

淬火回火低碳合金钢的疲劳形变与断裂的电镜观察

应用透射电子显微术研究了淬火并400℃和600℃回火钢中疲劳位错结构随循环加载周数的增加所发生的变化。钢中出现具有循环显微硬化与循环显微软化的位错结构形式。前者主要是形成位错缠结,后者主要是粗大疲劳变形带的萌生和扩展,在扩展过程中萌生显微疲劳裂纹。     

STM及AFM在材料断裂与疲劳研究中的应用

扫描隧道显微镜（ＳＥＭ）和原子力显微镜（ＡＦＭ）具有原子级的极高分辨率,可在纳米尺度上获得实空间的表面微观三维菜貌,且可定量表征,因此可用来研究材料断裂与疲劳的微观机理。简要介绍ＳＴＭ和ＡＦＭ在该领域的应用及所取得的若干进展。