微弧表面处理对AZ31B镁合金耐腐蚀及耐腐蚀疲劳性能的影响

采用微弧表面处理技术(微弧氧化MAO和微弧复合MCC)在AZ31B镁合金基体上制备出不同断面结构的防护涂层。通过电化学腐蚀及腐蚀疲劳测试方法,研究了MAO、MCC涂层的电化学腐蚀及腐蚀疲劳性能。结果表明,生长10 min的MAO涂层具有较好的耐电化学腐蚀性能。MAO涂层表面存在微孔和微裂纹,在应力条件下微孔和微裂纹作为疲劳断裂的裂纹萌生点,可加速裂纹的萌生与扩展,使其腐蚀疲劳寿命相较AZ31B合金基体降低了55%。而具有MCC涂层的AZ31B合金试样腐蚀疲劳极限为(64.0±5.4) MPa,比AZ31B合金基体提高了59%。在低应力载荷下(＜80 MPa),微弧复合涂层试样的腐蚀疲劳强度得到明显提高。     

残余应力对涂覆WC-17Co涂层的Ni718合金弯曲疲劳寿命的影响

利用超音速火焰喷涂技术在Ni718合金表面制备WC-17Co涂层,对喷涂后的试样进行150℃? h 和300℃? h 保温热处理,利用Almen试片曲率法计算不同热处理条件下涂层中的残余应力,利用反复弯曲试验测试试样的疲劳寿命,分析残余应力对试样疲劳寿命的影响。结果表明在疲劳循环过程中,裂纹在涂层中萌生并向涂层/基体界面处扩展,最后扩展至基体内部形成最终断裂。涂层中的残余压应力能够抑制疲劳裂纹的产生和扩展。当经过保温处理后涂层中的残余压应力降低,导致试样的疲劳寿命随热处理的温度上升而下降。     

AM50镁合金孔挤压强化对其疲劳性能的影响

目的研究孔挤压处理对AM50镁合金疲劳性能的影响。方法对AM50镁合金进行孔挤压强化处理,使试样表面产生有益的残余压应力分布,并对残余应力的分布进行测定。对未处理镁合金及孔挤压镁合金进行疲劳性能测试,对比疲劳寿命及疲劳裂纹扩展速率,对疲劳断口进行扫描,分析孔挤压对AM50镁合金疲劳性能的影响。结果孔挤压处理后,孔周围残余压应力深度达到5.5 mm,且最大压应力值达-563 MPa,试样的疲劳寿命较未处理时增加了9倍,疲劳裂纹扩展速率大大降低,疲劳裂纹源由未处理时的孔表面转移到了挤压强化层内部。结论孔挤压可以明显抑制疲劳裂纹的萌生,延长疲劳寿命。     

镁合金疲劳性能的研究现状及展望

总结了近些年镁合金疲劳性能的研究,阐述了镁合金疲劳裂纹萌生和扩展理论,介绍了显微组织、冶金因素、环境介质、平均应力、温度等方面对镁合金疲劳性能的影响情况,归纳了提高镁合金疲劳强度和疲劳寿命的主要手段：表面形变强化、表面涂层处理、原料质量的改善以及晶粒细化等。展望了镁合金疲劳性能的研究前景。     

航空AZ31镁合金腐蚀疲劳性能研究

研究了AZ31镁合金在3.5 wt%Na Cl水溶液中的腐蚀疲劳寿命及腐蚀疲劳断口。结果表明:相比空气中的疲劳极限,AZ31镁合金试样在3.5 wt%Na Cl水溶液中的腐蚀疲劳极限下降了34.1%。AZ31镁合金的腐蚀疲劳裂纹萌生于多源腐蚀坑。在Paris公式的基础上,结合试验结果,提出了修正后的腐蚀疲劳模型,其适用于中高应力幅下的疲劳寿命计算。     

高速列车车轴用EA4T钢腐蚀疲劳性能研究

目的 研究腐蚀环境中EA4T车轴钢疲劳性能,为车轴的腐蚀检测和使用寿命评估提供依据.方法 采用旋转弯曲疲劳试验机,在人造雨水模拟的腐蚀环境和空气环境中,对EA4T车轴钢试样进行疲劳试验,以获得不同环境下试样的疲劳S-N曲线、表面损伤以及裂纹扩展规律.然后对扩展裂纹进行概率统计,通过扫描电镜对疲劳失效的断口进行观察,并分析对比不同环境中裂纹扩展门槛值的变化.结果 空气环境中,试样的疲劳极限为355 MPa,而在腐蚀环境中,试样不存在疲劳极限,107循环周次对应的疲劳强度降低到245 MPa,相比空气环境中降低了31％.Gumbel分布统计与Weibull双参数分布统计相比,更适合描述EA4T车轴钢试样表面腐蚀裂纹长度随加载次数的变化.腐蚀环境中,疲劳裂纹萌生于表面腐蚀坑,并存在多个裂纹源.腐蚀环境显著降低了试样裂纹扩展门槛值,空气环境下,该值为6.29 MPa·m1/2,腐蚀环境下降低到4.1 MPa·m1/2.结论 腐蚀环境降低EA4T钢疲劳寿命的主要原因是,腐蚀环境降低了裂纹扩展门槛值,加快了裂纹萌生以及短裂纹扩展.而当裂纹达到一定长度时,腐蚀环境对裂纹扩展几乎没有影响.     

环氧沥青基有机涂层对16Mn钢在自然海水中腐蚀疲劳寿命的影响

研究了环氧沥青基有机涂层对16Mn钢腐蚀疲劳(CF)行为的影响.在恒幅疲劳载荷控制下比较了裸样与涂层试样在空气、自然海水及不同阴极保护条件下的寿命变化规律.测量了试样在海水中CF过程自腐蚀电位随循环周次的变化,在不同阴极保护条件下记录了阴极电流随循环周次的变化情况.结果表明,虽然在海水中环氧沥青基有机涂层明显地提高了16Mn钢的CF寿命,但涂层作用机理并非只是简单的介质隔离作用.在不同阴极保护条件下,有涂层试样和无涂层试样表现出了不同的规律,这意味着两者的腐蚀疲劳存在不同的作用机制.海水中的Ca、Mg离子     

QT400球墨铸铁的热疲劳行为

采用V形缺口试样,通过上限温度为500~900 ℃的热疲劳试验研究了QT400球墨铸铁的热疲劳行为,并对不同上限温度下材料热疲劳裂纹的萌生与扩展以及试样的显微组织与硬度等进行了分析。结果表明,热疲劳裂纹主要从试样的V形缺口底部萌生,上限温度越高,裂纹萌生越早,萌生后扩展速率也越快,其热疲劳寿命越低;随着上限温度的升高,试验后试样基体的硬度逐渐增加,上限温度由700℃上升到800℃时,试样硬度快速上升;热疲劳试验过程中的氧化腐蚀、球墨形态以及组织变化等为球墨铸铁QT400的热疲劳破坏的主要影响因素。     

Fatigue Behavior and Damage Evolution of SiC Fiberreinforced Ti-6Al-4V Alloy Matrix Composites

研究SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Ti-6Al-4V)室温疲劳行为和损伤演化机制。疲劳试验条件:载荷控制、应力比0.1和加载频率10 Hz。采用疲劳断裂试验建立最大加载应力为600~1200 MPa内SiCf/Ti-6Al-4V的S-N曲线。采用疲劳中止试验以及SEM显微分析研究应力水平对SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤演化的影响。结果表明,SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤萌生模式与演化过程与应力水平密切相关。在高应力水平(Smax=1000 MPa),纤维开裂是主要损伤萌生模式。一旦2或3根纤维断裂后,纤维裂纹和基体裂纹开始联接并形成宏观扩展裂纹。在中等应力水平(Smax=800 MPa),基体裂纹萌生与扩展是主要损伤模式。多条基体裂纹萌生于试样外表面棱边和离外表面附近试样内部开裂的纤维基体界面处。基体裂纹均沿垂直于加载方向扩展,且大部分纤维未断裂并纤维桥接基体裂纹。在低应力水平(Smax=600 MPa),仅在C涂层和界面反应层之间和C涂层内部观察到局部界面脱粘现象。     

SiC纤维增强Ti-6Al-4V复合材料的疲劳行为及损伤演化研究（英文）

研究SiC纤维增强钛基复合材料(SiCf/Ti-6Al-4V)室温疲劳行为和损伤演化机制。疲劳试验条件:载荷控制、应力比0.1和加载频率10 Hz。采用疲劳断裂试验建立最大加载应力为600~1200 MPa内SiCf/Ti-6Al-4V的S-N曲线。采用疲劳中止试验以及SEM显微分析研究应力水平对SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤演化的影响。结果表明,SiCf/Ti-6Al-4V疲劳损伤萌生模式与演化过程与应力水平密切相关。在高应力水平(Smax=1000 MPa),纤维开裂是主要损伤萌生模式。一旦2或3根纤维断裂后,纤维裂纹和基体裂纹开始联接并形成宏观扩展裂纹。在中等应力水平(Smax=800 MPa),基体裂纹萌生与扩展是主要损伤模式。多条基体裂纹萌生于试样外表面棱边和离外表面附近试样内部开裂的纤维基体界面处。基体裂纹均沿垂直于加载方向扩展,且大部分纤维未断裂并纤维桥接基体裂纹。在低应力水平(Smax=600 MPa),仅在C涂层和界面反应层之间和C涂层内部观察到局部界面脱粘现象。     

医用可降解镁合金腐蚀疲劳行为研究进展

镁合金由于良好的生物安全性和力学承载性,同时兼具可控的体内外降解速率,被誉为新一代的"革命性医用金属材料"。然而,在湿润气氛条件下镁合金的耐蚀性能较差,尤其是在复杂载荷和腐蚀疲劳作用下(经历动态交变载荷及腐蚀介质协同作用)镁合金的力学固定/支撑功能急剧骤减,导致植入物过早/提前失效。因此,本文从医用镁合金疲劳失效的施加载荷、频率与腐蚀因素的耦合机理出发,针对医用镁合金体内外腐蚀疲劳寿命、断口微区特征和腐蚀速率间定量关系,阐述交变载荷下腐蚀疲劳失效微观机制。同时,深入解析了疲劳微裂纹萌生/扩展机理,全面总结了提升镁合金腐蚀疲劳性能的举措,以及展望了生物医用可降解镁合金的应用前景和发展方向。     

喷丸与CuNiIn涂层复合处理对高温合金榫试样微动疲劳性能的影响∗

汽轮机叶片榫结构接触部位易发生微动疲劳失效,但行业内仍缺乏有效解决措施,因此开展了不同载荷下不同表面改性技术处理后 10705BX 铁基高温合金榫结构微动疲劳试验研究。分别对原始未处理（AS）、喷丸处理（SP）及喷丸与 CuNiIn 涂层复合处理（SC）的 10705BX 铁基高温合金榫结构试样的微动疲劳性能进行测试分析,在微动疲劳试验前后,对原始、 喷丸处理及复合处理后的 10705BX 铁基高温合金的表截面形貌、断口形貌及力学性能进行表征分析。结果表明：原始、喷丸处理和复合处理试样表面粗糙度 Sa 分别为 0.08、3.38 和 13.65 μm。喷丸处理后表面硬度提高了 16%,加工硬化层深度约为 80 μm,微动疲劳寿命相较原始试样提高了 7.8 倍。复合处理的涂层平均厚度约为 50 μm,微动疲劳寿命相较原始试样提高了 4.2 倍,相比较喷丸处理来说,复合处理后材料的微动疲劳寿命提升较弱。原始、喷丸处理和复合处理试样的裂纹均为多疲劳源萌生,但是喷丸和复合处理后的裂纹源数量明显减少。喷丸处理和复合处理后裂纹的扩展速率均显著提高。喷丸后试样表层获得加工硬化层并且引入残余压应力,主要提升了裂纹萌生寿命。喷丸处理及喷丸与 CuNiIn 涂层复合处理方法有望成为提升汽轮机叶片服役寿命的重要备选途径。     

热处理对AE42压铸镁合金低周疲劳行为的影响

研究了固溶+时效处理(T6)对AE42压铸镁合金在疲劳加载条件下的循环应力响应行为、疲劳寿命以及断裂行为的影响。结果表明,压铸态和固溶+时效态的AE42镁合金均表现为循环应变硬化,固溶+时效处理可导致AE42压铸镁合金的循环应力幅有所提高,并可有效提高AE42压铸镁合金的疲劳寿命。疲劳断口形貌观察结果表明,疲劳裂纹萌生于疲劳试样的表面,并以穿晶方式扩展。     

拉-拉载荷下2195-T8铝锂合金在N2O4中的预腐蚀疲劳研究

液体导弹在长期加注贮存的状态下,弹体与贮箱结构常因腐蚀损伤从而导致疲劳裂纹的产生乃至断裂等问题。采用疲劳寿命测试、扫描电镜以及能谱分析等方法,研究了2195-T8铝锂合金在N₂O₄中预腐蚀180d后的疲劳裂纹萌生、扩展和断裂机制,并与未腐蚀试样进行对比。结果表明：2种环境下试样的疲劳极限为145、118MPa,循环应力降低比值约为18.62%;试样在预腐蚀的过程中,由于形成“闭塞区”,同时与富铜相粒子形成原电池,进一步加速腐蚀历程,形成多源裂纹萌生的特征,且更易从非金属夹杂区域起裂;受到晶粒间的位错、堆积等因素的影响,发现了垂直于疲劳辉纹、穿越大晶粒及途经小角度晶界的二次裂纹;2种环境中的疲劳瞬断区的断口形貌呈现出典型的沿晶韧窝和韧性断裂的特征。     

涂覆Ni-Cr-Al-Y涂层的镍基高温合金热机械疲劳行为

分别采取大气等离子(APS)和高速火焰(HVOF)工艺制备Ni-Cr-Al-_Y涂层.对涂覆Ni-C卜Al-Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳(TMF)行为进行了研究.结果表明:在相同应变幅下,2种涂层试样都是反相位热机械疲劳(OP TMF)寿命比同相位热机械疲劳(IP TMF)寿命短;在不同应变幅下,试样的热机械疲劳寿命与涂层的喷涂工艺相关.通过断I=I和纵向剖面图的观察分析表明,裂纹的萌生对试样的寿命有很大的影响.     

THERMO--MECHANICAL FATIGUE BEHAVIOR OF Ni--BASED SUPERALLOY COATED WITH Ni--Cr--Al--Y

分别采取大气等离子 (APS) 和高速火焰 (HVOF)工艺制备Ni--Cr--Al--Y涂层. 对涂覆Ni--Cr--Al--Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳 (TMF) 行为进行了研究. 结果表明:在相同应变幅下, 2种涂层试样都是反相位热机械疲劳 (OP TMF) 寿命比同相位热机械疲劳 (IP TMF) 寿命短; 在不同应变幅下, 试样的热机械疲劳寿命与涂层的喷涂工艺相关. 通过断口和纵向剖面图的观察分析表明, 裂纹的萌生对试样的寿命有很大的影响.     

喷丸对预腐蚀后铝合金疲劳性能的影响

目的分析喷丸对铝合金腐蚀损伤构件疲劳性能的影响,为飞机构件的维修提供有效指导。方法以未喷丸、三面喷丸、三面喷丸腐蚀后再三面喷丸3类不同表面状态的7075铝合金试样为研究对象,改变Na Cl溶液质量分数、时间、温度,获得两种程度不同的腐蚀损伤,通过疲劳寿命、断裂位置、断口形貌,分析表面喷丸状态对铝合金疲劳性能的影响。结果腐蚀损伤较轻时,喷丸试样的疲劳寿命为未喷丸试样的7.84倍,喷丸试样腐蚀后若再喷丸处理,疲劳寿命是不再喷丸试样的1.62倍。未喷丸试样的断裂位置位于截面突变颈部区域,另两类喷丸试样的断裂位置则在夹持段前端。未喷丸试样的裂纹在断口表面的边缘位置形成,喷丸试样的中心区域形成光滑平整的稳态扩展区。腐蚀损伤严重时,喷丸处理仍然会提高铝合金的疲劳寿命,但3类不同表面状态试样的疲劳寿命差距会缩小;从试样断裂位置、断口形貌看,3类试样的差异也会弱化。结论铝合金腐蚀损伤件若腐蚀前进行表面先喷丸处理,疲劳性能会有明显提升;若腐蚀后再喷丸处理,疲劳性能还会进一步提升;喷丸处理还会削弱铝合金外形截面突变处的应力集中,抑制疲劳裂纹在构件表面的萌生及延伸。     

7449合金高周疲劳及裂纹萌生行为

研究7449-T7951合金的高周疲劳及裂纹萌生行为。在室温下,采用光滑及缺口试样进行疲劳寿命测试,应力比(R)分别为0.5和1.0。采用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜对该合金的微观组织及疲劳试样断口进行分析,以揭示其疲劳裂纹萌生机理与合金微观组织之间的关系。结果表明:7449-T7951合金具有优异的疲劳性能;应力比为0.5和1.0时,光滑试样的疲劳寿命极限(σN)分别为349和134 MPa,而缺口试样的σN(缺口系数Kt=3.0)分别为138和70 MPa。其裂纹萌生行为受合金中粗大第二相、析出相、晶界和位错(滑移带)的共同影响。     

残余应力对涂覆WC-17Co涂层的Ni718合金弯曲疲劳寿命的影响（英文）

利用超音速火焰喷涂技术在Ni718合金表面制备WC-17C0涂层,对喷涂后的试样进行150℃,3 h和300℃,3 h保温热处理,利用Almen试片曲率法计算不同热处理条件下涂层中的残余应力,用反复弯曲试验测试试样的疲劳寿命,分析残余应力对试样疲劳寿命的影响。结果表明,在疲劳循环过程中,裂纹在涂层中萌生并向涂层/基体界面处扩展,最后扩展至基体内部形成最终断裂。涂层中的残余压应力能够抑制疲劳裂纹的产生和扩展。经过保温处理后涂层中的残余压应力降低,导致试样的疲劳寿命随热处理的温度上升而下降。     

304不锈钢微尺度试样的腐蚀疲劳性能

用新组建的微尺寸试样腐蚀疲劳实验平台研究了304不锈钢微试样在腐蚀性介质(0.9%NaCl溶液)和实验室空气中的疲劳性能.结果表明:预腐蚀后,微试样表面腐蚀形貌为均匀腐蚀,没有发现明显的点蚀特征.微试样在空气中的疲劳寿命为107次,是腐蚀介质中疲劳寿命的10-100倍.腐蚀疲劳过程中伴随着最大载荷的降低.且在疲劳断裂前很短的时间内,最大载荷急剧降低.腐蚀疲劳断口上没有明显的腐蚀疲劳长裂纹出现.