TiC／Ti复合材料动态拉伸的裂纹形成及扩展机制

采用熔铸法制备的原位自生TiC／Ti复合材料，在SEM中静载动态拉伸，原位观察和研究了裂纹的萌生及扩展机制。结果表明，TiC颗粒表面及应力集中处最容易萌生微裂纹；在不同位置萌生的微裂纹中，处于有利位向的微裂纹不断扩展，并与周围的裂纹连接形成主裂纹；主裂纹扩展主要是通过自身扩展与周围的裂纹连接相结合的方式进行，当裂纹扩展受阻时，裂纹前方颗粒处形成新的裂纹或基体中形成塑性坑，并通过扩展相互连接；裂纹扩展到一定程度后，试样全面失稳而迅速断裂。根据试验观察与分析建立了裂纹萌生与扩展模型。     

钢结硬质合金热疲劳裂纹萌生扩展机理探讨

对GJW50钢结硬质合金进行了20℃-680℃的热循环试验,研究了该合金热疲劳裂纹萌生及扩展机理,重点研究裂纹在其宽度方向上的扩展机理。结果表明：经过一定次数的冷热循环后,与缺口边缘垂直方向萌生多条平行裂纹,其中在缺口尖端处与热循环方向平行的一条微裂纹发展成为主裂纹。裂纹在萌生过程中伴随着严重的氧化腐蚀,二者相互影响,氧化腐蚀促进裂纹的萌生。在主裂纹长大的过程中,与主裂纹平行方向和垂直方向同时萌生多条相互平行的微裂纹;这些微裂纹随着循环次数的增多而长大,最终与主裂纹相连相通,形成主裂纹在宽度方向上的扩展。     

汽车发动机裂解连杆用V-N微合金钢疲劳性能

对比研究了V-N微合金钢、C70S6BY两种汽车发动机裂解连杆用钢的疲劳强度、疲劳断口形貌和疲劳裂纹形成机理。结果表明,V-N微合金钢的中值疲劳强度σ-1约为400 MPa,优于C70S6BY钢的疲劳极限。V-N微合金钢的疲劳裂纹萌生于试样表面的铁素体-珠光体边界,并沿着铁素体-珠光体边界及珠光体内部扩展,疲劳断口呈韧窝状,属韧性断裂。C70S6BY中先共析铁素体呈薄片状断续分布在珠光体周围,疲劳裂纹在晶界铁素体处萌生及扩展,疲劳断口呈解理状,属脆性疲劳断裂。     

5CrMnMo钢的热疲劳裂纹研究SCIEI

通过自制Coffin型及自约束型热疲劳试验机研究了5CrMnMc钢经不同热处理后的热疲劳行为。利用扫描电镜、透射电镜等揭示了热疲劳裂纹萌生及其扩展。结果表明,淬火态的5CrMnMo钢绝大多数热疲劳裂纹优先在晶界处萌生;淬回火态的试样裂纹主要萌生于碳化物与基体的脱开处,或形成晶界裂纹;无论是淬火或淬回火态的试样其热疲劳裂纹主要沿着碳化物与基体脱开处及晶界裂纹桥接而扩展。     

Cr-Mn-Si-Ni高强度钢疲劳裂纹的萌生行为

通过扫描电镜原位疲劳试验,研究Cr-Mn-Si-Ni高强度钢疲劳裂纹的萌生行为,观察并记录从滑移带自然萌生的小裂纹和其发展到宏观裂纹的过程。研究结果表明：在低周疲劳情况下,不是所有萌生的裂纹都会持续扩展,大部分微裂纹在疲劳早期即已萌生,但是裂纹发展很慢,导致失效的裂纹快速扩展在疲劳晚期发生,微裂纹长度与循环数之间也有一定的关系。     

稀土变质及热处理对低铬耐磨铸铁热疲劳裂纹形成的影响

研究了稀土变质及热处理对低铬耐磨铸铁热疲劳裂纹形成的影响。结果表明：低铬耐磨铸铁热疲劳裂纹主要萌生于共晶碳化物处，裂纹以自身发展和彼此连接、汇合方式长大，稀土元素能改善共晶碳化物的形状。抑制热疲劳裂纹的萌生与扩展，与热处理共同作用效果更明显。     

CL60钢拉扭微动疲劳行为及断裂研究

在改进的微动试验装置上,实现了拉扭微动的复合.比较了不同应力幅值对CL60钢拉扭复合微动疲劳寿命的影响,利用扫描电镜分析了微动疲劳裂纹的萌生和扩展机制.结果表明:随着循环应力幅升高,拉扭微动疲劳寿命降低;在各个应力幅值下,试样总体上显示出循环软化的特征.疲劳裂纹萌生在微动区和未微动区的交界处,主裂纹聚合附近的一些微裂纹最后形成一条宏观裂纹扩展,导致试样断裂.     

WC颗粒增强钢基复合材料的热疲劳裂纹萌生机理研究

以复合电冶熔铸技术制备的WC颗粒增强钢基复合材料为研究对象,通过热疲劳试验,研究热裂纹萌生的起因、位置和过程,并分析了热疲劳裂纹萌生的机理。结果表明:受热应力的影响,萌生裂纹需要一定的孕育期,5～10次循环后,裂纹就会萌生在缺口根部倒角圆弧与两边的切点处。增强颗粒与钢基体的热疲劳抗力间的差异,导致了裂纹萌生的间断性和不连续性,且裂纹萌生与氧化腐蚀二者互为促进、交替进行。热应力造成位错大量聚集在增强颗粒/钢基体的交界处,微孔连通就在界面处产生小裂纹,继而发展为大裂纹,由此造成增强颗粒从钢基体上脱落,最终引发断裂。     

基于连续损伤力学的高低周复合疲劳损伤

基于连续损伤力学(CDM)的经典损伤理论和不可逆热力学原理，分别对高周和低周疲劳载荷下的损伤演化模型进行了研究，进而推导出一个新的高低周复合疲劳损伤模型；将该模型编写为UMAT耦合到ABAQUS有限元分析软件中，实现了对缺口材料高低周复合疲劳损伤的模拟及裂纹萌生位置和萌生寿命的预测；同时研究了不同的高低周循环比对裂纹萌生寿命的影响.结果表明,裂纹容易在缺口根部应力集中处萌生；该模型考虑了高低周循环的交互作用，模拟计算结果更符合实际情况；同时通过研究发现高的循环比会使裂纹的萌生加速.     

GH4169合金拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命

以GH4169镍基高温合金为研究对象,基于低周疲劳率相关的晶体塑性本构,引入累积能量耗散和累积塑性滑移2种疲劳指示因子作为疲劳裂纹萌生判据,对不同微缺口深度和长度下的疲劳裂纹萌生寿命进行研究。并基于统一拘束参数Ap,进一步考察拘束与疲劳裂纹萌生寿命的关联。结果表明：2种疲劳指示因子均可较好地预测疲劳裂纹萌生寿命。随着微缺口深度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐减少;随着微缺口长度的增加,疲劳裂纹萌生寿命逐渐增加。在不同的微缺口深度和长度下,疲劳裂纹萌生寿命均与(A_p)^1/2存在线性关系。可以根据该线性关系,确定拘束相关的疲劳裂纹萌生寿命。     

ZL101铝合金低周疲劳行为研究

研究了ZL101-T6铝合金的拉压低周疲劳行为,并重点分析了疲劳裂纹在材料中萌生与扩展的过程。通过扫描电镜和金相显微镜的观察分析表明:共晶硅相的断裂是材料低周疲劳裂纹萌生的主要方式,硅颗粒断裂的数量随疲劳循环周次的增加而增加,应变幅值的增加加快了硅颗粒的断裂速率,使疲劳裂纹的萌生速率加快;疲劳裂纹在循环初期主要通过断裂硅颗粒的互相连接进行扩展,随疲劳裂纹的长大,裂纹可穿过铝基体连接形成主裂纹并导致材料破坏,穿晶断裂为最终断裂的主要特征。     

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针对用40Cr钢制造的重载车轮轴在试车过程中的断裂,具体分析了其宏观和微观断口形态以及轮轴各部位的显微组织特征等,特别就车轮轴断裂性质及其本质原因进行了相关分析和讨论。最终认为：轮轴的断裂属典型的旋转弯曲疲劳断裂,疲劳起源于轮轴根部。轮轴根部表面未经淬火,同时存在磨损条带和表面微裂纹,是导致了轮轴疲劳断裂的主要原因。     

Investigation of the effect of the types and densities of grain boundary carbides on grain boundary cavitation resistance of AISI 321 stainless steel under creep–fatigue interaction

The effect of MX (where X=C, N) and M₂₃C₆ and their densities at the grain boundaries on creep–fatigue behavior of AISI 321 stainless steel are investigated. The creep–fatigue lives of fine MX and coarse MX aged alloys were longer than those of M₂₃C₆ aged alloy under the same test conditions. In order to better understand the difference in the creep–fatigue lives between the tested alloys, microstructural observations are conducted by scanning electron microscope (SEM) and transmission electron microscope (TEM). The differences in the creep–fatigue lives of the alloys are due to the stronger cavitation resistance of MX carbides compared with that of M₂₃C₆ carbides. From the microstructural observations, it is verified that formation and growth of grain boundary cavities in MX carbides are more retarded than in M₂₃C₆ carbides. Therefore, it is suggested that the types of carbides are a more prominent factor than the density of carbides for grain boundary cavitation in austenitic stainless steels.     

45钢疲劳短裂纹的形成和扩展

本文对４５钢光滑试样疲劳短裂的纹的形成和扩展进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现疲劳短裂纹形成寿命小于失效寿命的１０％，根据裂纹的扩展速度将短裂纹形成分成微观短裂纹和物理短裂纹两个阶段，给出了区分两种短裂纹的裂纹特征尺寸值和两种短裂纹的扩展速度公式。     

Degradation behavior of moduli in extruded pure magnesium during low- to giga-scale cyclic tension fatigue

The mechanical properties of extruded pure magnesium during cyclic tension fatigue in the low- to giga-scale regime at room temperature have been investigated using ultrasonic reflection methods with longitudinal and shear waves. The acoustic velocities and calculated Young’s and shear moduli decreased by a large percentage with an increase in the number of cycles in all cycle modes due to growth of grain boundary voids. The eventual degradation of the properties was largest during giga-cycle fatigue, in which the moduli decreased by ～9%. The elastic behavior depended on the drive stress and the number of cycles rather than on fatigue time. Longitudinal and shear wave propagation characteristics and investigations of a grain boundary before and after fatigue using electron backscatter diffraction based on field-emission scanning electron microscopy and focused ion beam transmission electron microscopy revealed that the largest boundary void gap width was less than several nanometers (almost closed). The Poisson’s ratio and bulk modulus were affected notably by the void gap, in which the threshold corresponds to the longitudinal wave amplitude. Other damage phase data were determined using scanning electron microscopy, Vickers hardness, and surface roughness tests under progressive fatigue; these results also indicated slight grain boundary degradation.     

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实验室模拟了不同热送热装温度的Ti微合金化连铸坯热送热装和加热过程,并采用光学显微分析、扫描电镜分析和透射电镜分析等方法,观察了生产条件下连铸坯和粗轧中间坯试样的显微组织,以及实验室条件下不同热履历铸坯试样的显微组织,分析了热送热装连铸坯在粗轧过程中表面裂纹的生成原因。结果表明,经热送热装的连铸坯表面金属中奥氏体晶界处的先共析铁素体膜及沿奥氏体晶界的碳氮析出物可能是导致粗轧过程表面裂纹形成的主要原因。     

6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊疲劳性能分析

对6061-T6铝合金点焊接头进行单点疲劳试验,确定6061-T6铝合金回填式搅拌摩擦点焊的疲劳断裂原因,得出6061-T6铝合金的S-N曲线以及条件疲劳极限.通过对载荷水平为1.5 kN的6061-T6 RFSSW疲劳试样进行金相分析以及断口扫描分析,得到了6061-T6铝合金疲劳断裂原因以及疲劳断口特征.结果表明,6061-T6点焊接头中的钩状缺陷和上下板结合处缺口尖端的应力集中是造成疲劳破坏的主要原因,疲劳裂纹始于上下板搭接处焊点的钩状缺陷外边缘,即缺口尖端处;在焊接过程中,应通过优化工艺参数尽量减小钩状缺陷的尺寸以及降低缺口处的应力集中,从而提高焊点的疲劳寿命.     

7A04铝合金板材探伤不合格的原因分析

为解决7A04铝合金板材A级探伤不合格的问题,对7A04铝合金板材产生缺陷的原因进行分析,通过对缺陷部位的低倍、高倍组织观察及扫描电镜的能谱分析,确定出该探伤缺陷是由于其内部组织中存在夹杂物所致,并从提高熔体纯洁度、改善分配液流的玻璃纤维布质量等方面提出改进措施.     

初始镀铬层微裂纹形貌的基体化学腐蚀法研究

通过基体化学腐蚀法去掉钢基体，利用高分辨扫描电镜（HRSEM）就钢基体激光离散淬火对初始镀铬层界面微裂纹形貌影响进行研究。结果表明：激光处理的裂纹宽度近似是原始基体的一半；在离散处理的钢基体上镀铬可以在原始基体上形成一条与激光扫描方向相一致的宽裂纹。     

Ni-Ti形状记忆合金侵彻变形与断裂研究

研究了Ni-Ti形状记忆合金在高速冲击条件下的侵彻过程。利用光学显微镜对Ni-Ti形状记忆合金在高速冲击后的微观组织进行考察,分析Ni-Ti合金板材的损伤和断裂。结果表明:奥氏体相为基的Ni-Ti形状记忆合金板材,在高速冲击过程中,发生应力诱发马氏体相变;板材内形成剪切带、微裂纹等形式的损伤,导致材料发生变形和破坏;裂纹按着微孔洞聚集型机制扩展。