冷挤压GH4169合金孔结构疲劳性能与断口分析

对GH4169合金中心孔板材进行冷挤压强化,研究其挤压前后825 MPa/600℃/R=0.1疲劳寿命,分析挤压前后表面粗糙度变化和疲劳过程中的残余应力场演化,并细致观察两件挤压试样不同寿命(分别为25105周次和10719周次)断口以分析表面完整性对疲劳过程的作用。结果表明:相比原始试样,冷挤压强化后试样中值疲劳寿命估计量提高了1倍,挤压后较低的表面粗糙度和疲劳过程中稳定的残余应力场是疲劳寿命提高的主要原因。同时,挤压后疲劳寿命标准差增大。由断口定量分析可知,两件试样距疲劳源区0.1 mm之后的扩展寿命相当,而萌生寿命(分别为18786周次和5915周次)却相差巨大。造成孔挤压后寿命分散性大的原因是0.1 mm以内的裂纹萌生寿命差别。为提高孔结构疲劳性能稳定性,挤压时应注意近表层表面完整性的控制。     

孔强化对TC18钛合金疲劳寿命的影响

为提高TC18钛合金带孔零件的疲劳寿命,使用基体和焊缝上开孔的TC18钛合金试样,研究孔挤压和孔喷丸强化前后的表面残余应力,孔强化工艺对试样疲劳寿命的影响以及试样疲劳断口.研究表明,对基体和焊缝上的孔进行喷丸强化处理后,孔表面残余压应力值达到-300MPa以上,由于残余压应力和表面完整性的作用,孔喷丸强化效果比挤压强化...     

喷丸强化对S280新型超高强度不锈钢疲劳性能的影响

为了研究适宜S280新型超高强度不锈钢的喷丸强化工艺,对S280钢进行不同工艺的喷丸强化,分析了S280钢及其不同工艺喷丸强化后的试样的表面形貌、粗糙度、旋转弯曲疲劳寿命以及疲劳断口形貌,测定了喷丸强化试样的残余应力场.结果表明:喷丸强化后S280钢疲劳寿命有了显著的提高,而大强度的铸钢丸喷丸对其疲劳寿命提高更为有利;喷丸前后的S280钢的疲劳裂纹源均在表面,但喷丸强化使疲劳裂纹由多源变为单源.     

短波长特征X射线衍射法无损测定孔挤压强化A100钢内部径向残余应力分布

工件表层残余压应力场直接影响其疲劳性能。为研究孔挤压强化试样的内部残余应力状态,利用自主研发的短波长X射线衍射仪,无损地测定了2.4mm厚A100钢孔挤压件板厚中心层的内部径向残余应力场的分布。结果表明:孔挤压强化使工件内部引入了残余压应力,最大压应力位于距孔表面4.6mm处,为-302MPa;残余压应力场深度达30mm左右。     

7850-T7451铝合金板材孔挤压工艺性能研究

铝合金产品在目前的市场上已经屡见不鲜,也是金属制造行业中一项极为重要的分支。本文采用挤压棒直接冷挤压的方法对7850-37451铝合金厚板进行了孔挤压强化,对比分析了其孔挤压前后疲劳寿命状态原因;并与第三代高纯7850-T7451铝合金厚板孔挤压强化效果进行对比。通过扫描电镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及X射线应力（XRD）等方法,研究了两种合金的疲劳断口形貌特征、微观组织变化以及孔表层的残余应力场。结果表明,采用4％～6％的挤压量对7850-T7451厚板进行挤压强化可取得较好的疲劳强化效果,试件的疲劳寿命是未挤压强化前的29倍;而7850-T7451铝合金厚板疲劳寿命仅是未挤压强化的5．5倍。孔挤压后,7850-T7451厚板在强化层产生位错缠结及残余压应力,压应力层深度约为7．3mm,最大残余压应力出现在距孔边约1m处,应力值为387MPa。强化层内形成的位错胞状结构和残余压应力可有效延缓疲劳裂纹的扩展速率,从而提高试件的疲劳寿命。     

多轴复杂应力形式下TB6高强钛合金耳片的微动疲劳断裂研究

本实验研究了TB6高强钛合金在拉-扭多轴应力条件下的微动疲劳断裂机理,并结合宏微观观察、残余应力测试、计算机模拟分析了不同工艺条件的耳片在拉-扭疲劳试验应力下的微动疲劳寿命差异,研究了微动疲劳裂纹的萌生及扩展特性,揭示了耳片裂纹萌生机制。结果表明:二次挤压耳片的断口扩展区面积比例较大,说明其拉-扭疲劳扩展更为充分。经二次挤压后,耳片的拉-扭微动疲劳总寿命得到延长,且裂纹萌生寿命均占总寿命的95%以上;二次挤压后耳片的裂纹萌生驱动力较低,呈现较高的裂纹萌生抗力。各断口均起源于耳片内孔微动磨损印迹较重处,大面积连续片状的微动磨损印迹表明二次挤压后的钛合金微动疲劳敏感性大大降低。经挤压强化后,孔壁形成了较高幅值的残余压应力层和组织强化层,可以有效地抑制裂纹的萌生和扩展。耳片内孔微动磨损层的形成是机械诱导机制和热诱导机制共同作用的结果,其最终磨损形式为疲劳磨损。     

喷丸强度对不同粗糙度表面超高强度钢疲劳性能的影响

不同方式加工的高强度钢零件具有不同的表面状态,对其采用相同的喷丸工艺是否合理尚不明确。对不同表面粗糙度23Co14Ni12Cr3Mo E超高强度钢作不同强度的喷丸强化。采用扫描电镜及白光干涉仪观察了喷丸试样的表面形貌,采用金相显微镜观察喷丸试样的表面组织,采用旋弯疲劳试验机测试了喷丸试样的疲劳性能,采用X射线衍射残余应力测试仪测试喷丸试样的残余应力。研究了喷丸强度对不同表面粗糙度超高强度钢的表面组织、形貌、残余应力场及疲劳性能的影响。结果表明:喷丸过程可以细化表面组织,引入残余压应力场,改变表面形貌特征,从而引起表面应力集中状况的改变,其改善效果与原始表面状态有关;对于初始表面粗糙度Ra≤0.4μm的表面,喷丸强化过程能有效提高材料的疲劳寿命,促使疲劳裂纹源内移;随表面粗糙度的提高,当应力集中状况过于严重时,表面组织细化和残余压应力对疲劳性能的提升作用会被抑制,喷丸工艺对疲劳寿命的提升效果大幅下降,疲劳裂纹源均位于表面。     

喷丸强化对OCr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响

研究了表面喷丸强化后表面残余应力、表面粗糙度和表面层残余压应力场对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响.结果表明:0Cr13Ni8Mo2Al钢经喷丸强化后,在表面层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被"驱赶"到表面强化层下,疲劳寿命得到显著提高.     

喷丸强化对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响

研究了表面喷丸强化后表面残余应力,表面粗糙度和表面层残余应力场对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响,结果表明：0Cr13Ni8Mo2Al钢经喷丸强化后,在表面层残余应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被“驱赶”到表面强化层下,疲劳寿命得到显著提高。     

激光喷丸强化对半圆孔件疲劳寿命的影响

为研究激光喷丸强化对7075-T6铝合金半圆孔件疲劳寿命的影响,对激光喷丸与未喷丸的试样进行了对比试验,利用X射线应力仪测定其表面残余应力,并对试样进行疲劳拉伸试验.用扫描电镜观察了两类试样疲劳断口的形貌,并采用数理统计方法对其疲劳寿命进行分析.研究表明:经激光喷丸处理区域,表面存在较大的残余压应力,幅值为310 MPa;未喷丸试样疲劳裂纹条带的宽度为0.7~0.8μm,而喷丸试样疲劳裂纹条带的宽度为0.3~0.4μm,说明喷丸试样裂纹扩展的速度比未喷丸试样慢很多;激光喷丸后半圆孔件的疲劳寿命比未喷丸的疲劳寿命提高了2.8~7.2倍.     

超声深滚处理改善预腐蚀7A52-CZ铝合金疲劳性能机理

研究了超声深滚(UDR)处理对预腐蚀7A52-CZ铝合金疲劳性能的作用.7A52铝合金试样在剥蚀腐蚀溶液中浸泡不同时间后进行了超声深滚处理.分别对未腐蚀试样、腐蚀试样和腐蚀+UDR处理试样进行了疲劳试验,用XRD应力测试和扫描电镜等方法分析了UDR处理前后试样的残余应力和断口形貌,并对疲劳断口进行了分析.结果表明:UDR处理在铝合金中引入超过1mm深的残余压应力层,延长了7A52的预腐蚀疲劳寿命.对于腐蚀较轻的试样,UDR处理使裂纹源在表层下残余压应力和拉应力过渡区产生,延长了疲劳裂纹萌生寿命;对腐蚀较重试样,疲劳裂纹仍从晶间腐蚀处形核,但由于引入残余压应力及腐蚀裂纹的部分愈合效应,仍在很大程度上改善了7A52的预腐蚀疲劳寿命.     

变形镁合金AZ80的腐蚀疲劳机理

根据挤压镁合金AZ80人工时效热处理(T5-177℃,16 h)前后分别在空气和NaCl介质中的疲劳寿命,研究了变形镁合金的腐蚀疲劳机理以及β相在腐蚀疲劳中的作用.结果表明:时效可导致AZ80组织β相体积分数增加、拉伸强度和硬度提高,可明显地提高在低应力水平下的腐蚀疲劳寿命.在空气中,疲劳裂纹萌生于表层和亚表面中的夹杂物;而在腐蚀介质中,腐蚀疲劳微裂纹萌生于试样表面的腐蚀坑,点蚀坑萌生于与β相相邻的α相.疲劳断口可见河流花样、二次裂纹、韧窝,具有解理特征.阳极溶解是挤压镁合金AZ80的腐蚀疲劳机制.     

基于高强度钢的冷挤压内螺纹抗疲劳机理研究

根据高强度钢内螺纹的成形过程,从微观的角度研究表层残余应力、表面粗糙度以及表面显微硬度与硬化层等零件状态方面的因素对内螺纹疲劳性能的影响。结果表明,冷挤压内螺纹表层金属具有细长纤维状结构,呈流线型沿牙面法相分布,晶粒被破碎和细化,位错密度显著增加,出现加工硬化现象,使得金属的强度与硬度增加。螺纹表层形成的残余压应力场,能够消除应力集中的影响,减小疲劳缺口敏感,延长裂纹萌生期,减慢或抑制裂纹的扩展。挤压螺纹的表面没有明显的加工痕迹,表面平整性较好,可有效地减小螺纹表面粗糙度,减少产生应力集中,有助于提高螺纹的疲劳性能。     

7A65铝合金喷丸强化表面完整性及疲劳性能

目的 以7A65高强度铝合金为研究对象,研究喷丸强度、弹丸介质(铸钢丸和陶瓷丸)对靶材疲劳性能的影响规律。方法 利用扫描电镜、激光共聚焦显微镜、X射线衍射仪等仪器表征喷丸强化7A65铝合金表面完整性和疲劳失效断口,分析喷丸工艺参数与疲劳性能、断裂模式的相关性。结果 喷丸强化后铝合金表面粗糙化严重,表面粗糙度从初始0.622 μm增加至4.736 μm(铸钢丸、喷丸强度为0.22 mmA),并出现褶皱损伤;在相同喷丸强度下陶瓷丸喷丸表面粗糙度较低,无褶皱损伤。2种弹丸在金属表面引入的残余应力场基本相同,残余压应力层深约300 μm,最大残余压应力值为-480.6 MPa,其产生位置为距离表面75 μm处(喷丸强度为0.22 mmA)。铝合金疲劳性能对铸钢丸介质敏感性较高,当喷丸强度较低(0.11 mmA)时喷丸强化效果最佳,疲劳寿命是原始寿命的5倍多,疲劳源从表面转移至次表面(500 μm);当喷丸强度增至0.22 mmA时,裂纹源向表面靠近,疲劳寿命为原始寿命的2倍。铝合金疲劳性能对陶瓷丸介质敏感性较低,在喷丸强度为0.11～0.22 mmA时疲劳寿命较为稳定,在喷丸强度为0.11 m...     

超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能及裂纹萌生机制的影响

采用超声疲劳试验方法和试样尺寸相近的高频疲劳试验方法对S06钢进行疲劳性能试验,将试验数据和试样断口形貌进行对比,研究超声疲劳试验方法对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制的影响.结果表明:在相同的应力水平下,超声加载频率下S06钢的疲劳寿命高于高频疲劳试验测得的疲劳寿命;超声疲劳试验中裂纹全部从表面萌生,而高频疲劳试样裂纹有表面萌生和内部萌生两种机制.分析了超声加载频率对S06钢疲劳性能和裂纹萌生机制产生影响的原因:对疲劳性能的影响与金属材料的晶体结构和裂纹尖端的化学反应有关,对裂纹萌生机制的影响与试样表层残余应力松弛有关.     

表面粗糙度对喷丸残余应力场的影响

为定性研究表面粗糙度对喷丸残余应力场的影响,采用余弦曲线模拟靶材粗糙表面,建立喷丸二维有限元模型,采用ABAQUS/EXPLICIT求解器对喷丸过程进行数值模拟,研究了表面粗糙度喷丸残余应力场的影响规律,分析了同一粗糙度下弹丸尺寸和喷射速度对喷丸残余应力场的影响规律,并与表面理想光滑时的情况进行了对比.结果表明,表面粗糙度的增加使残余压应力区变浅变薄,甚至使靶材表面产生残余拉应力,不利于喷丸强化件抗疲劳性能的提高,喷丸件表面应尽可能光滑以改善喷丸效果.     

GH169合金孔内表面层的挤压强化对孔边疲劳性能的影响

研究了孔内表面层的挤压强化对ＧＨ１６９高温合金高温疲劳性能的影响。结果表明，孔内表面层的挤压强化对ＧＨ１６９高温合金的孔边疲劳性能具有明显的强化效果，在６５０℃下的疲劳寿命提高近三倍。表面强化层内宏观残余压应力的产生和位错密度的增加、孔壁表面粗糙度的降低是提高疲劳寿命的主要因素。     

钛合金疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

目的 探究钛合金TC4低周疲劳试样加工过程中残余应力的变化及残余应力对低周疲劳寿命的影响.方法 采用X射线衍射法分别对车、磨、抛后的试样进行表面残余应力的表征,分析加工工艺对其的影响,利用液压伺服万能试验机进行低周疲劳试验,分析其表面残余应力对寿命的影响.结果 经过粗车、精车、磨削、纵抛,试样加工表面的残余应力不断减小...     

不同温度环境下CrMoW转子钢超高周疲劳行为研究

利用旋转弯曲疲劳试验机,研究CrMoW转子钢在常温与600℃条件下的超高周疲劳特性。对试验数据采用三参数模型拟合,用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行分析。研究结果发现,600℃下的S-N曲线呈现直线下降的趋势,不存在传统意义上的疲劳极限。高温会加速试样的氧化,促进裂纹的萌生与扩展,降低材料的疲劳寿命。断口分析表明:疲劳裂纹主要萌生于试样表面,很少发现裂纹萌生于内部的情形。在600℃下,裂纹萌生区普遍发现有夹杂物。对试验前后转子钢硬度值进行测量,没有发生明显变化。     

复合喷丸对铝-铜-镁合金表面形貌和硬度的影响

对铝-铜-镁合金试样进行复合喷丸处理,通过观察喷丸处理后试样的表面形貌和测量试样的表面粗糙度、残余应力、衍射峰半峰宽及显微硬度等参数,分析了复合喷丸处理对铝-铜-镁合金表面形貌和力学性能的影响。结果表明:铝-铜-镁合金试样经复合喷丸处理后表面粗糙度变化不大,由0.70μm增加到2.97μm,试样表面整体细密、均匀,完整性较高,表面质量较好;引入较深的残余压应力场,最大残余压应力为306 MPa,且压应力场整体分布均匀,能够起到很好的强化效果;表面衍射半峰宽增大,为0.275°;表面显微硬度增大,为180.8 HV,比基体的硬度120 HV增加了50%。