锆合金的低周疲劳特性

锆合金被普遍用做核反应堆中的燃料包壳和结构材料。在反应堆运行时，堆功率的波动和水冷却介质的流动．使燃料组件及其它构件发生循环变形，在极端情况下出现破损。本文概述了堆内包壳循环变形的特点，并分析了锆合金的循环变形行为，疲劳裂纹的形核与扩展，疲劳寿命及影响疲劳寿命的因素。     

温度对GH34钢低周疲劳性能的影响

本文用应变控制的低周疲劳试验方法,研究了室温、350、450和550℃下,燃气轮机叶轮用钢GH34的低周疲劳性能。试验表明,各温度下的循环应力——应变特性均为循环软化。试验温度提高,低周疲劳性能下降。由于蓝脆性的发展,450℃的低周疲劳性能迅速下降,接近550℃的低周疲劳性能。COFFIN—MANSON方程中的指数α随试验温度提高而增大。高温低周疲劳裂纹的扩展,主要为Ⅱ阶段扩展,在所采用的试验条件下,没有发现蠕变引起的治晶疲劳断裂。     

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。     

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。     

IN738LC镍基高温合金高温低周疲劳性能的研究

以特殊热处理的方法将ＩＮ７３８ＬＣ合金中的第二相颗粒处理成只由４５０ｎｍ边长的立方形ｒ’相构成的试样和只由直径为８０ｎｍ的球形ｒ’相所构成的试样。在对这两种试样进行的１２２３Ｋ低周疲劳试验中发展,应谱速率不同,试样循环变形的机理也不同。无论是含大颗粒的试样还是含小颗粒的试样,在大应变速率时是颗粒被切割的变形机制,而在小变形速率条件下是类似于蠕变变形的位错攀移机制,在对小颗粒ｒ’相试样的试验中,发现有循环软化现象。     

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.     

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.     

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。     

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。     

GH4133A合金多火次锻造工艺研究

对GH4133A合金进行了多火次热模锻造实验,探索了不同锻造温度和变形量在不同火次变形后的晶粒度、室温拉伸和700℃拉伸性能。结果表明:当在1080℃以10%进行多火次锻造时,GH4133A合金晶粒度以及室温拉伸性能随着锻造火次增加而提高,700℃拉伸强度接近;当多火次变形量为30%时,晶粒度、室温拉伸和700℃拉伸强度均是二火次成形最高。以1160℃进行多火次热模锻造后合金的700℃拉伸性能优于以1080℃锻造时。上述实验结果与晶粒度、拉伸变形时晶粒变形方式、每种变形方式下晶粒的参与量和每种变形方式的持续时间有关。     

含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的低周疲劳行为

利用透射电子显微镜和低周疲劳试验机研究了单级时效状态及回归再时效状态两种含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的微观组织和低周疲劳性能。结果表明:单级时效基体析出相以η′相为主,晶界析出连续分布平衡相,并伴有晶间无析出带;回归再时效基体析出相略有长大,晶界析出相长大明显,无析出带变宽。低周疲劳加载条件下,合金在0.4%~0.7%外加总应变幅范围内表现出循环稳定性;在0.8%的应变幅下,呈现先软化后硬化。在0.4%~0.6%较低的外加总应变幅范围内,回归再时效合金表现出较高的低周疲劳寿命。两种状态合金的塑性应变幅和弹性应变幅与载荷反向周次之间均成直线关系,并可分别用Coffin-Manson公式和Basquin公式来描述。两种状态的合金的疲劳裂纹均萌生于试样表面,并以穿晶方式扩展。     

含ZrFeNi42合金再结晶及蚀刻性能的研究

作为电子封装工业用蚓线框架主要材料之一的ＦｅＮＨ２合金应当具有良好的应用性能。本工作研究了微量添加元素Ｚｒ对ＦｅＮＨ２合金再结晶及晶粒长大的影响。结果表明，Ｚｒ元素可以明显地提高合金的再结晶温度，并能有效地抑制合金再结是昌后的晶粒长大。此餐，腐蚀实验的结果表明，Ｚｒ元素的加入可以改善合金腐蚀后的表面粗糙度，这将有利于蚀刻法生产所获得的ＦｅＮｉ４２合金引线框架的质量。利用本工作所研究的含ＺｒＦｅＮｉ     

微量Sc和Zr对Al—Az—Mg合金组织与性能的影响

采用铸锭冶金法制备了Al-6.2Zn-2.0Mg-0.25Zr和Al-6.2Zn-2.0Mg合金,测试不同处理态的拉伸力学性能。利用金相显微镜和透射电子显微镜研究其不同处理态的显微组织,结果表明：添加微量Sc和Zr可明显细化合金的铸态晶粒,并显著提高Al-Zn-Mg合金的力学性能,其作用机理主要为Al3(Sc,Zr)造成的细晶强化,亚结构强化和弥散强化。     

Zr含量对铸造AlSi7Mg0.4合金力学性能的影响

研究了添加Zr元素的重力铸造AlSi7Mg0.4合金的微观组织和力学性能.结果 表明,在含Zr的铸态合金中生成了(Al,Si)3(Zr,Ti)和π-Fe相,Zr的添加使合金的晶粒尺寸减小;经过T6热处理后富Fe相中的Mg和少量粗大的(Al,Si)3(Zr,Ti)相重溶到基体中,减小了金属间化合物的尺寸,生成了与基体有共...     

超轻镁合金的研究历史与发展现状

首次系统介绍了超轻镁合金的研究历程。从合金化、复合材料、快速凝固与超塑性四个方面介绍了国内外的研究现状，展望了超轻镁合金的发展前景。     

Ratcheting and low-cycle fatigue characterizations of extruded AZ31B Mg alloy with and without corrosive environment

The ratcheting and low-cycle fatigue behaviors of extruded AZ31B in air and in PBS are investigated. To realize the corrosive environment and monitor the axial strain of AZ31B tested in PBS, a miniaturized chamber attachment is self-designed and an eddy current sensor is employed. Stress strain loop and strain evolution under fully symmetric and asymmetric stress cycling with and without corrosive environment are presented. The influences of twinning and detwinning, ratcheting fatigue interaction and fatigue corrosion are all discussed. Considering the effect of ratcheting and corrosion environment on damage evolution of extruded AZ31B, a modified Ellyn’s model is presented and the results agree with the experimental observations very well.     

海洋环境下钛合金主要服役性能研究

随着我国海洋装备对高性能材料的需求越来越紧迫,具有高比强度和优异耐腐蚀性能的钛合金受到越来越多的重视。然而,由于缺乏海洋环境下钛合金的相关服役性能数据,导致装备设计单位和应用单位选材困难,极大限制了钛合金在我国海洋工程装备上的应用。针对钛合金在海洋环境下服役面临的主要失效形式:压缩蠕变、低周疲劳和应力腐蚀,研究了不同组织形貌对TC4 ELI钛合金相关服役性能的影响,研究结果表明:TC4 ELI钛合金网篮组织的压缩蠕变性能优于双态组织;双态组织的低周疲劳性能优于魏氏组织;魏氏组织的抗应力腐蚀性能优于双态组织。可见,组织形貌对钛合金的服役性能具有重要影响,应根据具体的服役工况进行选取。     

GH4033涡轮叶片服役1600h后的显微组织及力学性能评价

航空发动机涡轮叶片服役过程中将产生组织退化和性能降低,从而威胁其服役安全。已有研究中,对长时服役后的叶片组织退化和性能损伤的评价研究较少。本研究对服役1600h后的GH4033合金二级涡轮叶片进行金相解剖分析和物理化学相分析;同时观察并量化表征该二级涡轮叶片各部位晶粒组织,γ+γ′基体组织和晶界碳化物,测量不同部位的维氏硬度和持久性能,分析其组织退化与性能损伤规律。结果表明:服役后叶片各部位组织退化及性能损伤程度不明显,根据γ′相的量化表征结果推断该叶片最高服役温度应不高于700℃。叶身各部位持久性能及维氏硬度与榫头部位相当,均符合航空工业标准HB/Z 91—1985要求,因而判断该叶片仍可以继续使用。研究结果对低γ′相体积分数的变形高温合金航空发动机涡轮叶片的服役安全评价具有指导意义。     

Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金的形成及其力学性能

采用铜模吸铸法获得直径为2 mm的Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金.采用X射线衍射、扫描电镜、示差扫描量热仪、微显硬度及压缩实验等研究了非晶合金的结构、热稳定性、显微硬度与压缩性能.结果表明:Mo的引入不利于非晶合金的形成;Fe61Co10Zr5W4B20块体非晶合金表现为二级晶化,玻璃转变温度为561.1℃,晶化起始温度为619.0℃,第一晶化峰值温度为632.6℃,第二晶化峰值温度为747.0℃,过冷液相区为57.9℃;该非晶合金的显微硬度为1207HV0.2,抗压强度σbc为1707.6 MPa.