Ti-6Al-4V钛合金细晶组织的应变疲劳行为研究

研究了Ti-6Al-4V钛合金细晶等轴组织的应变疲劳性能及其断裂行为.实验结果表明,Ti-6Al-4V铁合金的应变疲劳的过渡疲劳寿命Nt约为560个循环周次,其疲劳行为具有非常明显的循环软化特性.在不同应变幅测试条件下,均为多源疲劳萌生模式.Ti-6Al-4V合金应变疲劳断口表面大量的二次裂纹特征说明该合金具有优异的应变疲劳性能.     

FGH96镍基高温合金的高温低周疲劳断裂机理研究

研究了FGH96镍基高温合金在550,720℃条件下应变控制的高温低周疲劳断裂机理.结合断口宏微观观察和位错组织结构观察,探讨了FGH96合金疲劳行为的微观机理,并建立了扩展区面积和疲劳寿命的定量关系,结果表明:FGH96合金的断裂特征以穿晶解理为主;合金在较高温度下具有较低的疲劳寿命是与氧化损伤和合金的塑性变形密切相关;应变幅较小时(＜0.6%左右),温度对合金的疲劳寿命起主导作用,氧化损伤效应明显;位错密度在较高的应变幅下比在较低的应变幅下高得多,较高应变幅下,位错发生了交滑移甚至是攀移运动;合金的疲劳断口扩展区面积与疲劳寿命存在线性对数关系.     

Zr–2.5Nb合金热变形行为研究

目的 研究Zr–2.5Nb合金热压缩后的应力–应变关系和合金变形激活能。方法 对Zr–2.5Nb进行高温压缩试验,分析变形条件(温度和应变速率)对该合金热变形行为的影响,研究高温压缩过程中Zr–2.5Nb合金的显微组织变化,并基于Arrhenius公式分析其变形激活能。结果 在低温、高应变速率条件下,Zr–2.5Nb合金应力由峰值快速降低直至达到稳态;在高温和低应变速率下,该合金的应力–应变曲线呈现动态再结晶特征,合金平均变形激活能为468.962 kJ/mol,硬化指数为5.41。结论 在850~1 000 ℃下进行不同应变速率的热压缩变形时,高温低应变速率有利于Zr–2.5Nb动态再结晶的发生;同一温度条件下,低应变速率时合金变形激活能较小,有利于Zr–2.5Nb合金发生塑性变形。     

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...     

基于单轴缺口试样的一种低周疲劳测试方法与应用

对于漏斗式小曲率半径的缺口圆棒与缺口薄片试样提出了一种采用轴向测量应变的低周疲劳测试方法.通过有限元分析建立小曲率半径的漏斗式缺口圆棒或薄片试样的轴向测试应变到缺口根部Tresca等效应变的应变转换模型,并由疲劳损伤等效假设建立基于缺口试样疲劳实验数据的材料低周疲劳寿命估算模型;完成了大曲率半径漏斗光滑试样和小曲率半径缺口试样的Ti-4Al-2V合金低周疲劳试验,基于缺口试样的疲劳试验所建立的材料低周疲劳寿命估算模型与基于大曲率半径漏斗试样的低周疲劳寿命估算模型有良好的符合度.新方法也方便应用于N18锫合金缺口薄片试样的材料高温单轴低周疲劳行为试验研究,可推荐于材料低周疲劳测试规范修订采用.文中获得的Ti-4Al-2V合金和N18锆合金的不同温度下单轴低周疲劳行为试验数据与寿命估算模型有宜于工程应用.     

Ti-2Al-2.5Zr和Ti-4Al-2V合金在300℃水蒸气中的氧化层特点

在300℃水蒸气中的氧化层特点Ti-2Al-2.5Zr和Ti-4Al-2V合金是2种新型的α钛合金,主要用于航空、核反应等特殊领域的管线系统.目前,对该合金的研究多集中于变形后的组织、变形应力-应变特性、织构、结晶动力学及注入N+后的表面改性.     

含氢的Ti-2Al-2.5Zr合金的静态和动态断裂行为研究

采用紧凑拉伸(CT)试样,研究了含氢110μg/g的Ti-2Al-2.5Zr钛合金在室温的静载延迟裂纹扩展(da/dt)和疲劳加载裂纹扩展(da/dN)行为,用扫描电镜观察了断口形貌.结果表明,Ti-2Al-2.5Zr合金含氢110μg/g即足以引起材料的静载氢致延迟断裂,氢在裂纹尖端扩散聚集并析出氢化物,导致材料变脆,是氢致延迟断裂的微观机制;而相同含氢量时对疲劳断裂过程的影响微弱,疲劳断裂受通常的裂纹萌生、稳态扩展和瞬断机制控制.     

化学法细化高温合金K4169的低周疲劳性能研究

采用一种新型中间合金复合细化剂,在常规生产工艺条件下对高温合金K4169铸件进行了晶粒细化.测试了常规工艺和细晶铸造工艺两种试样的常温和中温(700℃)条件下的低周疲劳性能.结果表明,这一新型工艺方法能有效细化高温合金K4169晶粒.细晶试样的室温低周疲劳性能有较大的提高,且数据的分散性有所改善;在中温时,疲劳寿命的优劣和疲劳应变幅有关:在小应变幅条件下,细晶仍然有较高的疲劳寿命,在大应变幅条件下,细晶疲劳寿命比粗晶有所降低,但数据的稳定性较好.     

基于Ti-6Al-4V合金高温变形建立的本构方程

本文给出了Ti-6Al-4V合金的应力应变曲线,分析了应变速率和应变温度对流动应力的影响,并建立了Ti-6Al-4V合金的高温变形本构模型,为提高该合金加工质量提供理论依据。     

0.2%H对Ti_2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响

为研究热氢处理技术对Ti2AlNb基合金板材高温拉伸变形行为的影响,在实验温度为870、900、930和990℃,应变速率为2.5×10-2s-1条件下,对H含量为0%和0.2%(质量分数)的Ti-22Al-25Nb合金板材进行了高温拉伸实验,并对其微观组织进行了分析。结果表明:0.2%H可以降低合金板材的高温流动应力,提高延伸率。在930℃变形时,置氢合金的峰值应力比未置氢合金下降了约36%,延伸率比未置氢合金提高了约53%。氢致合金软化和增塑的主要机制是H促进了α2相的动态再结晶,促进了b/B2相的位错运动和动态回复,提高了b/B2相的含量。     

热障涂层对K417G合金高温低周疲劳行为的影响

研究了涂覆热障涂层的K417G合金800℃下由应变控制的高温低周疲劳行为,并对其循环应力-应变数据和应变-疲劳寿命数据进行了分析,给出了涂覆热障涂层K417G合金的高温应变疲劳参数。结果表明:K417G合金无涂层和涂覆热障涂层状态下的低周疲劳均属于应力疲劳,以弹性损伤为主;总应变幅较大时,涂覆热障涂层的K417G合金低周疲劳寿命稍优于无涂层的K417G合金。疲劳试样断口的微观分析表明:热障涂层对K417G合金低周疲劳裂纹萌生方式无明显影响;疲劳裂纹通常萌生于疲劳试样的表面或近表面,表现为穿晶扩展。     

变形温度与应变速率耦合作用对TWIP效应Ti-15Mo合金力学性能的影响EI北大核心CSCD

变形温度和应变速率均影响β型钛合金的力学性能,且其影响均关联塑性变形过程中变形方式的变化。利用TEM,EBSD,SEM,XRD,OM和拉伸试验机研究变形温度和应变速率耦合作用对{332}〈113〉孪生诱发塑性效应Ti-15Mo合金力学性能的影响。结果表明:在298 K和573 K下,屈服强度均随应变速率的增加逐渐升高,即依赖于位错热激活过程,且573 K下显著的位错热激活作用使得屈服强度表现出更大的应变速率依赖性。不同于298 K下,Ti-15Mo合金在573 K下通过{332}〈113〉孪生和位错滑移耦合变形;构建的流变应力模型表明位错强化成为其主要强化方式。高应变速率下,塑性变形早期形成的更多孪晶虽然会抑制孪生的进一步产生降低加工硬化率,但同时有效降低位错不均匀分布引起的局部应力集中延缓颈缩的发生;两个方面的共同作用使得Ti-15Mo合金在变形温度和应变速率耦合作用下呈现出更小的应变速率依赖性。     

缺口应力集中系数对TC4 ELI合金低周疲劳性能的影响

研究了缺口应力集中系数不同的深海潜水器耐压壳用TC4 ELI(Extra-low-interstitial)合金板材在恒总应变幅控制下的低周疲劳行为。结果表明,在应变幅较低(0.7%以下)和应变幅较高(0.8%和0.9%)条件下的光滑试样在循环初期分别发生了循环硬化和循环软化,而缺口试样在0.2%～0.7%应变幅条件下的循环初期均发生了循环硬化。通过循环载荷作用下材料滞回能的变化描述了TC4 ELI合金试样低周疲劳的损伤程度,得到了缺口应力集中系数与低周疲劳性能参数之间的关系,建立了相对裂纹萌生寿命预测模型。利用该模型能较好地预测缺口应力集中系数较低的TC4 ELI合金在高应变幅条件下的相对疲劳裂纹萌生寿命。     

铸造铝合金AlSi_9 Cu_3低周疲劳行为

研究了铸造铝合金AlSi9Cu3在不同应变幅值下的单轴低周疲劳行为。利用MTS疲劳实验机测试了材料的宏观疲劳性能,揭示了应变幅与疲劳寿命之间的关系,使用金相和扫描电子显微镜观察样品的疲劳断口,并对其进行分析。研究结果表明,铸造铝合金AlSi9Cu3在应变控制下表现为循环硬化,且应变幅值越大硬化速率越高;应变幅值越大,其寿命越短;合金塑性应变、弹性应变与断裂时的载荷反向次数之间呈直线关系,实验结果符合Coffin-Manson公式。对材料的疲劳断口在SEM下观察,发现疲劳条纹的宽度和应变幅值相关,疲劳损伤程度也与应变幅值相关。     

Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的低周疲劳行为

进行Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金板材的室温低周疲劳实验,对比研究了轴向平行于轧制方向(RD方向)和垂直于轧制方向(TD方向)试样的低周疲劳行为。结果表明：对于0.4%~0.8%的外加总应变幅,RD和TD方向合金试样的循环应力响应行为均呈现出循环稳定;对于相同的外加总应变幅,TD方向合金的循环应力幅值高于RD方向,而RD方向合金的疲劳寿命高于TD方向。对于RD和TD方向,Al-5.4Zn-2.6Mg-1.4Cu合金的塑性应变幅、弹性应变幅与载荷反向周次均呈线性关系。在低周疲劳加载条件下,裂纹在疲劳试样的自由表面以穿晶方式萌生和扩展。     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金高温塑性变形行为研究

以Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金为研究对象,采用热模拟等温压缩的试验方法,利用Arrhenius关系式,分析了合金应力与应变的关系,同时利用金相显微镜和扫描电镜,观察合金在热变形过程中组织的演变。结果表明,合金高温等温压缩变形的真应力-真应变曲线属于动态再结晶型,并且当应变速率ε一定时,温度升高,峰值流变应力下降,当温度一定时,应变速率ε增大,峰值流变应力和它所对应的应变值均提高;变形过程中随着温度的升高,合金发生不同程度的再结晶。当变形温度为623K时,组织变化以动态回复为主,变形温度提高到673K,开始出现再结晶现象,温度达到773K时得到完全再结晶组织。     

应变速率对一种无铼单晶高温合金低周疲劳性能的影响

研究了一种无铼镍基单晶高温合金在1223 K、不同应变速率(5×10^-4s^-1、1×10^-3s^-1、5×10^-3s^-1、1×10^-2s^-1)条件下的低周疲劳行为。结果表明:在四种应变速率条件下,合金均表现出循环稳定。随着应变速率的增加,合金的疲劳寿命逐渐增加,且其半寿命稳定滞后回线环内面积逐渐减少,表明低应变速率合金更容易积累蠕变塑性变形。疲劳裂纹源均萌生于试样表面,随着应变速率的增加,疲劳过程中产生的塑性变形越来越少,疲劳裂纹扩展区的面积逐渐增大。低应变速率时,较大的塑性变形导致合金取向发生明显的偏转,诱发多滑移系开动进而形成位错网;反之,高应变速率时,合金没有产生明显的塑性变形,只有单一方向的位错塞积形成位错束。     

交变应力下A356铝合金疲劳行为及微结构演变

对处于交变应力下A356铝合金的单轴疲劳寿命以及变形行为进行了研究,并与单一应力加载下的加载情况进行了对比.发现先进行高应力加载后换用低应力加载将会显著延长合金的疲劳寿命.合金的循环应变值主要与合金的循环加载应力幅值有关.此外,利用透射电镜的方法观察了在不同循环加载历史条件下合金中微观结构的变化情况,尤其是位错以及位错带的演变规律.并发现了沉淀物附近的位错塞积现象.     

Ti-6Al-4V合金的蠕变行为及影响因素

通过T6热处理、蠕变性能测试和SEM,TEM组织观察,研究了T6处理对Ti-6Al-4V合金组织结构与蠕变性能的影响.结果表明,锻造态Ti-6Al-4V合金在400℃/575MPa条件下具有较好的塑性和较低的蠕变寿命,并具有明显的温度敏感性.T6处理可明显提高合金的蠕变激活能和蠕变抗力,与锻造态合金相比,T6处理态合金在蠕变稳态期间具有较低的应变速率,并使蠕变寿命由66h提高到548h.锻造态合金的组织结构由a β相组成,T6处理后,合金的组织结构由a相与"网篮"相组成,其中"网篮"中大量针状β相沿不同取向析出是提高合金蠕变寿命的主要原因.蠕变期间,合金的蠕变机制是双取向的位错和位错在a相内发生柱面滑移和锥面滑移.     

Ti-6Al-4V合金热压缩过程中的动态再结晶

在变形温度为870~960℃、应变速率为5×10^-4 s^-1~5×10^-2 s^-1的条件下对Ti-6Al-4V合金进行单道次等温压缩实验,测出其应力-应变曲线并建立KM模型、Poliak-Jonas模型和Avrami模型,较为系统地描述了这种合金动态再结晶过程中的流变应力、临界应变量、组织演变动力学等的特征。将动态再结晶组织的转变体积分数引入Prasad功率耗散率模型,得到了Ti-6Al-4V合金动态再结晶过程中能量的变化规律并结合微观组织表征揭示了这种合金的动态再结晶机理。结果表明：随着变形温度的提高和应变速率的降低,Ti-6Al-4V合金的动态再结晶临界应变量减小,组织转变的体积分数增大。发生完全动态再结晶时的功率耗散率大于0.34,形核机制为位错诱导的弓出形核机制。