热-机械载荷下H13钢力学响应行为实验和数值分析

采用MTS热-机械疲劳测试系统,同时建立电-磁-热-力多物理场耦合数值模型,研究了H13钢在200～600℃范围,对称拉、压机械应变(0. 7%和0. 9%)控制下同相位(In-phase,IP)和反相位(Out-of-phase,OP)应力-应变响应行为。另外,基于实验和模拟数据,结合寿命预测模型对H13钢进行了寿命预测。结果表明H13钢在准稳定热-机械循环阶段,随着循环次数的增加,最大拉、压应力不断降低;热-机械循环高温半周相较于低温半周会产生更大的非弹性应变;以同相位机械应变为0. 7%模拟数据为例,在最大拉、压机械应变下,应力最值分别为598 MPa和-1 148 MPa; H13钢在机械应变为0. 7%时,同相位和反相位的实测疲劳寿命(周)分别为287和266,机械应变为0. 9%时疲劳寿命分别为207和189;依据实验和模拟数据,结合Ostergren模型得出了预测寿命,并与实测寿命进行比较分析。     

一种镍基单晶高温合金的低周疲劳拉-压不对称性行为

研究了镍基单晶高温合金DD10在760℃和980℃条件下低周疲劳过程中的拉-压不对称性行为,并对其机制进行了深入探讨。结果表明,在疲劳试验初期,当应变幅较低时,在两种温度条件下拉-压不对称性都不明显,且拉力略大于压力;随着循环周次或应变幅的增加合金的拉-压不对称性逐渐明显,在760℃时拉力明显大于压力,而在980℃时拉力却明显小于压力。循环初期的拉-压不对称性行为与基体应力状态有关,而在大应变幅下和循环应力稳定阶段拉-压不对称性的正负属性和程度与位错在不同温度拉伸和压缩过程中克服γ′粒子的运动方式不同有关。     

GH34钢的热—机械疲劳性能和等温低周疲劳性能

本文研究了珠光体耐热钢GH34的热—机械疲劳性能。热—机械疲劳试验在最大应变与最高温度同相位和逆相位两种情况下进行。控制波形为三角波,频率为0.008Hz,温度范围为200(?)550℃。GH34在淬火+高温回火状态下,经受热—机械循环,表现出循环软化的特性。热—机械疲劳时的循环应变硬化指数,大于上限温度的等温循环应变硬化指数。同相位和逆相位热—机械疲劳抗力相差不大,但都稍高于550℃等温循环时的疲劳抗力。用550℃等温低周疲劳寿命代替200(?)550℃的热—机械疲劳寿命是可行的,且结果偏于安全。     

锻态GH4169合金热变形本构方程及热加工图

目的 研究锻态GH4169合金的热变形行为,获得优化的热加工参数。方法 采用Gleeble 3500热模拟实验机对锻态GH4169合金进行不同工艺参数的热压缩实验,建立锻态GH4169合金的热变形本构方程,分析流变应力与热加工参数之间的关系。根据获得的流变应力–应变曲线建立锻态GH4169合金的热加工图。采用金相显微镜观察锻态GH4169合金变形后的显微组织。结果 锻态GH4169合金的应力随变形温度的增加和应变速率的降低而降低。基于锻态GH4169合金的热加工图可知,锻态GH4169合金可热加工的区域分别为987～1 027℃/0.026～0.01 s^-1和1 070～1 100℃/0.026～0.01 s^-1,最优热加工参数分别为1 000℃/0.01 s^-1和1100℃/0.01s^-1。通过金相组织结果分析可知,锻态GH4169合金无论在低温高应变速率条件下,还是在高温低应变速率条件下都发生了再结晶。对于热加工图中的流变失稳区,合金的动态再结晶主要与变形热有关。对于热加工图中可热加工的区域,合...     

超细晶化对高温合金GH4169性能的影响

为了研究超细晶化对高温合金GH4169机械性能的影响。对超细晶GH4169合金与普通GH4169合金在室温，高温的力学性能及较低应变速率下，950℃时的超塑拉伸性能进行了对比。结果表明：超细晶GH4169合金相对于普通GH4169合金其室温强度有所提高；超细晶GH4169合金在950℃有很好的超塑性，相对于普通GH4169合金其流动应力大大降低，可用于超塑成形。     

循环温度范围对Ti-6-22-22合金热机械疲劳行为的影响

采用拉压对称的机械应变控制,研究了Ti-6-22-22合金在200～400℃和200～520℃两个温度范围的热机械疲劳(TMF)行为.结果表明,在200～400℃内,同相和反相热机械疲劳寿命均高于400℃等温疲劳寿命;在200～520℃范围,反相热机械疲劳寿命明显低于520℃等温疲劳寿命.在两个温度范围内,热机械疲劳的循环应力都与相应等温疲劳的循环应力响应有关.纵向剖面金相观察表明,520℃时等温疲劳表面的裂纹更长.循环温度范围扩大导致环境破坏作用增强是热机械疲劳具有明显破坏作用的原因.     

高温合金焊接接头疲劳损伤演化试验

该文采用应力控制的方式对GH4169焊接接头试件进行疲劳试验,得到了GH4169焊接接头在不同载荷下的寿命。通过对焊接接头疲劳应变幅变化的测量,了解了GH4169焊接接头的疲劳损伤演化过程。该文还对不同载荷下焊接接头宏观损伤演化曲线进行了分析。研究结果可为GH4169焊接结构疲劳寿命预测提供参考。     

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"。     

保持时间对定向合金DZ125热/机械疲劳断裂行为的影响

对DZ125定向凝固铸造镍基高温合金进行了应变比为-1.0的同相位三角波和同相位梯形波,550℃()1000℃热/机械疲劳实验研究.实验结果表明:在相同应变幅下,同相位三角波载荷情况下的热/机械疲劳寿命比同相位梯形波载荷情况下的热/机械疲劳寿命长.研究了在两种载荷情况下材料的热/机械疲劳循环应力响应行为.试样断口的微观分析表明:在热/机械疲劳过程中,同时存在疲劳、蠕变和氧化损伤;在同相位三角波载荷下,穿晶 沿晶断裂为疲劳断裂的主要特征;在同相位梯形波载荷下,裂纹主要为沿晶萌生与扩展.这是导致在同相位梯形波载荷下疲劳寿命缩短的主要原因.     

热—机械疲劳影响因素的试验研究

本文对影响GH500、GH33A、DZ—22、DZ—4、GH37、GH132、GH36等高温合金和石墨铸铁的热-机械疲劳寿命的某些主要因素(温度、频率、保持时间、载荷波形、同相位和反相位、恒应力和恒应变)进行了试验研究。     

不同温度环境下Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr– 0.2Sc合金的力学行为研究

目的 研究不同时效时间对Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金强度的影响,以及室温和?40 ℃这2种温度环境对该合金疲劳行为的影响。方法 在不同时效时间下对Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金进行热处理,并采用透射电镜观察其显微结构以解释不同时效时间下强度变化的原因。在不同外加总应变幅的条件下,对T6态该合金进行低周疲劳实验,对比研究Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金在不同温度环境下的低周疲劳行为。结果 随着时效时间的延长,不同温度环境下Al–7Zn–2.5Mg–2.0Cu–0.1Zr–0.2Sc合金的屈服强度和抗拉强度都先升高后降低,?40 ℃环境下的屈服强度和抗拉强度均高于室温环境下的。在低应变幅时,合金的循环应力响应行为特征总体呈稳定趋势,在高应变幅时,合金的循环应力响应行为先表现为循环稳定特征,后表现为循环硬化特征。同一应变幅下,?40 ℃环境下合金的循环应力幅值高于室温环境下的,而合金的低周疲劳寿命则随着温度的降低而下降。此外,在室温和?40 ℃低周疲劳加载条件下,疲劳变形机制为平面滑移机制。当应变幅为0.4%和0.6%时,合金疲劳变形区位错组态为位错阵列,当应变幅为1.0%时,合金位错组态为位错网格。     

不同环境对2D70铝合金低周疲劳性能的影响研究

循环应力和低周疲劳寿命都是材料疲劳损伤的关键指标.循环应力表征的是材料在循环载荷下抵抗变形的能力.大多数飞机构件由于拐角、圆孔、沟槽等的存在都会存在应力集中现象,当构件承受循环应力载荷时,虽然构件总体处于弹性范围内,但局部已进入弹塑性状态,即已处于循环应变的疲劳过程中.这类服役条件下的构件疲劳寿命一般小于105周次,称为低周疲劳,又由于低周疲劳断裂时应力水平往往较高,低周疲劳也称高应力疲劳或者应变疲劳.衡量材料抗低周疲劳特性的指标主要有低周疲劳极限和低周疲劳寿命,二者统称材料的低周疲劳性能.低周疲劳极限,是指材料所承受应力低于该应力极限值时其理论循环次数可为无限次;低周疲劳寿命,即构件破坏前能承受应力循环的次数.     

拉压加载下纤维增强铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应与预测模型

基于增量塑性损伤理论与纤维增强金属层板疲劳裂纹扩展唯象方法, 推导出在拉-压循环加载下, 纤维增强金属层板疲劳裂纹扩展速率预测模型。并通过玻璃纤维增强铝合金层板在应力比R=-1,-2的疲劳裂纹扩展实验对预测模型进行验证。结果表明, 纤维增强铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应分为两种情况: 在有效循环应力比R_C>0时, 表现为压载荷对铝合金层所承受残余拉应力的抵消作用; 当R_C<0时, 表现为压载荷抵消残余拉应力后, 对纤维增强铝合金层板金属层的塑性损伤, 对疲劳裂纹扩展存在促进作用。纤维铝合金层板疲劳裂纹扩展的压载荷效应不可忽略, 本文中得出的在拉-压循环加载下疲劳裂纹扩展速率预测模型与实验结果符合较好。     

GH4169合金主要塑性加工技术的研究进展

简要介绍了近年来GH4169合金挤压、模锻和轧制等主要塑性加工技术研究现状,总结归纳了GH4169合金在不同成形方式下的变形规律及其成形问题与优化措施。目前,GH4169合金的塑性加工技术得到了长足发展,正朝着晶粒细小、组织均匀、构件尺寸精密化的方向发展。但同时也存在一些问题有待进一步研究,诸如缺乏对冷、热变形后残余应力分布规律以及残余应力释放过程中构件尺寸变化规律等的认识;在组织控制方面,缺少有关δ相含量及其形貌与再结晶程度之间关系的定量描述。     

镍基高温合金K417热机械疲劳行为

主要研究了Ｋ４１７高温合金在不同实验条件下的热机械疲劳（ＴＭＦ）行为。在计算机辅助控制伺服液压疲劳实验机上进行了同相和反相热机械疲劳实验。实验结果表明，与等温低周疲劳性能相比较，无论是同相和反相的热机械疲劳均使寿命大大降低，不同相位对ＴＭＦ性能产生不同的影响，此外，对于热机械疲劳过程中的塑性应变分量中的时间相关相（蠕变）和非时间相关相（纯塑性变形）应当分别进行考虑，这样才能对该合金的热机械疲劳行为有更加准确的认识。最后用ＳＥＭ对不同试验条件下的断口进行了详细观察，并对其微观断裂机制进行了分析和探讨。     

直接时效对GH4169合金应力集中敏感性的影响

以直接时效态(DA)GH4169合金为研究对象,通过旋转弯曲疲劳实验,分别研究该合金在650℃和室温大气状态下,应力集中系数分别为K_t=1,K_t=3,K_t=4时的疲劳极限。结果表明,直接时效态GH4169合金在高温650℃和室温状态下,均具有很强的应力集中敏感性,650℃时的疲劳极限,K_t=4较K_t=1下降了68%;室温时的疲劳极限,K_t=4较K_t=1下降了66%。同时,直接时效态GH4169合金在室温条件下,疲劳极限较650℃显著降低,室温较650℃时的疲劳极限在K_t=1时下降了32%,K_t=3时下降了30%,K_t=4时下降了28%。     

纤维增强金属基复合材料层板热/机械疲劳性能试验研究

进行了B／Al层板250～350℃温度循环范围内的同相位、反相位的热／机械疲劳寿命试验以及250℃和350℃下的等温疲劳试验与宏微观分析研究。结果表明：同相位与反相位的热／机械疲劳S—N曲线出现相交，以交点做应力水平线FPF，在FPF以上，同相位的热／机械疲劳(TMF)比反相位的要短；而在FPF以下，同相位的TMF寿命比反相位的要长；无论是同相位，还是反相位的TMF寿命，均低于250℃和350℃下的等温疲劳寿命；疲劳裂纹起源于纤维与基体界面，并随着基体的横向开裂而扩展，但最终的疲劳损伤机理不仅取决于应力水平，还取决于试验环境条件；纤维与基体之间界面反应区在TMF的损伤扩展方面起了主要作用。     

两种优质GH4169合金的显微组织及其对持久性能的影响

本文研究了高强度和直接时效两种GH4169合金的微观组织和持久断裂性能,探讨了微观组织、持久性能和热机械处理工艺间的关系。研究表明晶粒度及δ相的数量和分布是控制GH4169合金持久性能的关键因素。     

热作模具钢在高温热机械应力循环下的疲劳断裂行为

研究了热作模具钢在应力控制下的等温疲劳和同相热机械疲劳寿命，发现在相同的应力幅下，同相热机械疲劳寿命低于上限温度的等温疲劳寿命。通过研究疲劳过程中的循环应变响应和疲劳断口特征时发现，等温疲劳条件下，滞后环朝压缩方向发展，疲劳裂纹主要为穿晶萌生与扩展；在热机械疲劳条件下，滞后环朝拉伸方向发展，疲劳裂纹主要沿晶萌生与扩展。这是导致同相热机械疲劳寿命低于等温疲劳的主要原因。     

GH37合金振动叠加低循环载荷的高温复合疲劳行为研究

一、前言 材料在接近使用条件下的疲劳断裂行为研究当前处在发展阶段。本文对GH37合金振动叠加低循环载荷800℃高温复合疲劳行为进行了探索,旨在提出800℃GH37合金复合疲劳寿命曲线,供GH37涡轮叶片寿命预测时参考;探索振动叠加低循环载荷对缺口试样低循环疲劳寿命的影响,以及两者断裂机制的差异。为开展金属材料在振动与低循环载荷复合作用下的疲劳与断裂研究及工程应用打下基础。