返回料添加比例对K44合金热疲劳性能的影响

研究了返回料添加比例对新型抗热腐蚀高温合金K44热疲劳性能的影响.结果表明:新料和返回料合金试样V型缺口尖端主裂纹扩展长度与热循环次数之间遵循L=bNa规律.新料合金热疲劳裂纹萌生和扩展速率最低,随着合金中返回料比例的增大,热疲劳裂纹萌生速率和扩展速率也增大.热疲劳裂纹萌生于V型缺口尖端附近区域,沿枝晶间、晶界和开裂的碳化物扩展,主裂纹扩展以裂纹尖端连续开裂的形式进行.返回料合金由于氮含量增加导致共晶和夹杂物增多,碳化物聚集块化,加速了热疲劳裂纹的萌生与扩展.合金经热疲劳实验后,裂纹两侧产生氧化带和γ'相贫化带.     

高温合金的高温疲劳裂纹扩展门槛值试验

疲劳裂纹扩展门槛值反映材料抗裂纹扩展的能力,是重要的材料性能指标。室温疲劳试验已经成为标准试验方法,但是该方法能否拓展到高温下,并应用于高温合金,尚无试验数据。根据目前的测试技术,试验温度在600℃以下可以使用目测法进行裂纹扩展试验,而在600℃以上,由于试样表面氧化,目测无法观察,所以使用自动测量方法——直流电位法。但由于裂纹扩展门槛值试验时间很长(上百小时),试验难度非常大。该文介绍了粉末高温合金、变形高温合金以及定向凝固高温合金3种高温合金最高到850℃的疲劳裂纹扩展门槛值试验,使用目测法和直流电位法两种方法进行裂纹长度测量。结果表明:直流电位法可以用于高温疲劳裂纹扩展门槛值试验,但试验数据还存在一定的分散性,尚需进一步研究提高裂纹长度测量精度。     

保持时间对定向合金DZ125热/机械疲劳断裂行为的影响

对DZ125定向凝固铸造镍基高温合金进行了应变比为-1.0的同相位三角波和同相位梯形波,550℃()1000℃热/机械疲劳实验研究.实验结果表明:在相同应变幅下,同相位三角波载荷情况下的热/机械疲劳寿命比同相位梯形波载荷情况下的热/机械疲劳寿命长.研究了在两种载荷情况下材料的热/机械疲劳循环应力响应行为.试样断口的微观分析表明:在热/机械疲劳过程中,同时存在疲劳、蠕变和氧化损伤;在同相位三角波载荷下,穿晶 沿晶断裂为疲劳断裂的主要特征;在同相位梯形波载荷下,裂纹主要为沿晶萌生与扩展.这是导致在同相位梯形波载荷下疲劳寿命缩短的主要原因.     

第二取向对镍基单晶高温合金DD33热疲劳性能的影响

选用不同第二取向的第三代镍基单晶高温合金DD33板式试样进行热疲劳实验,研究了第二取向对单晶高温合金热疲劳性能的影响和不同第二取向样品的热疲劳裂纹扩展动力学。结果表明:第二取向严重影响合金的热疲劳性能。两种第二取向样品,其热疲劳裂纹萌生位置和扩展方向明显不同。在第二取向[100]的样品中,热疲劳裂纹在与定向凝固方向呈45°的孔壁处萌生并沿与定向凝固方向呈45°方向扩展;而在第二取向为[110]的样品中,热疲劳裂纹优先在与定向凝固方向垂直的孔壁处萌生并沿定向凝固方向扩展且裂纹萌生及扩展速度都明显快于第二取向[100]的样品。     

基于直流电位法的疲劳裂纹长度测量的技术及应用

航空发动机设计用材料的疲劳裂纹扩展速率测量是其性能测试的重要环节,而金属材料在600℃以上温度时合金表面由于氧化或者高温热辐射,无法使用基于光学原理的测量方法测量裂纹长度,所以需要使用自动测量方法——直流电位法。在室温条下使用铝合金对电位法系统进行测试,通过直流电位法与目测法测量的裂纹长度进行对比,发现使用参考试样测量的裂纹长度测量要好于没有使用参考试样的测量结果,说明参考试样可以很好地消除温度波动对测量结果的影响;同时在高温实验中,使用勾线法标定电位法测量的裂纹长度数据。结果表明,电位法测量的裂纹长度与勾线法测量平均裂纹长度之间的平均相对误差为1.79%,说明在高温实验环境下,试样出现表面氧化,可以使用直流电位法进行裂纹长度的测量。应用电位法技术完成650～800℃实验环境下,获得钛合金材料负应力比疲劳裂纹扩展试验数据。     

高温下直流电位法测量裂纹长度的应用

介绍了用直流电位法测量疲劳裂纹长度方法的基本原理、实现方法及所需配置的仪器,并对有关影响因素作了分析。该测量系统主要用于高温下的各种材料在恒幅载荷下的疲劳裂纹扩展和门槛值试验中的疲劳裂纹长度的测量,可提高测量疲劳裂纹长度的自动化水平。     

直流电位法检测高温合金的疲劳裂纹扩展性能

介绍了在高温下使用直流电位法测定疲劳裂纹长度的基本原理、试验方法及所需配置的仪器,并对有关影响因素进行了分析;并利用Johnson的分析型关系式,研究了一种适用于自动测定材料高温疲劳裂纹长度的直流电位法,该方法已成功应用于高温合金疲劳裂纹扩展试验,其测得的疲劳裂纹扩展速率da/dN-ΔK数据与长焦聚显微镜法测得的数据完全一致。     

DZ40M合金表面纳米和垂直裂纹结构热障涂层的抗燃气热腐蚀性能

采用超音速火焰喷涂技术在定向凝固DZ40M钴基高温合金表面喷涂NiCrAlY金属粘接层,以纳米7YSZ团聚粉末为原料,分别利用大气等离子喷涂技术在粘接层表面制备了纳米结构和垂直裂纹结构7YSZ涂层,研究了高温合金基体和带涂层的基体在900℃下的燃气热腐蚀性能,分析了合金和涂层的燃气热腐蚀产物和过程。结果表明:两种结构热障涂层均大幅度提高了DZ40M合金的抗燃气热腐蚀性能,可避免基体在高温燃气热腐蚀中产生大量易剥离的腐蚀产物和氧化腐蚀孔洞;两种结构涂层在燃气热腐蚀后仍然保持完整并具有相近的燃气热腐蚀速率,垂直裂纹结构涂层中垂直于基体的贯穿裂纹在提高涂层应变容限的同时,并不会成为腐蚀介质快速渗入的通道。     

2E12铝合金加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展

采用疲劳试验、腐蚀实验、SEM及EDS等分析测试手段,研究2E12铝合金标准中心裂纹试件在加速腐蚀环境谱下的疲劳裂纹扩展,该谱的1个周期包括温湿、热冲击、室温疲劳和盐雾4个环境块。利用修正的Paris公式分析,发现试样在加速谱环境下合金的疲劳裂纹扩展较实验室环境明显加速。合金的疲劳裂纹扩展主要呈现腐蚀疲劳特征。讨论了加速谱对合金疲劳裂纹扩展的影响,其中盐雾、湿热环境下的氢脆导致塑性区脆化及腐蚀诱导的阳极溶解是导致裂纹扩展、性能降低的主要原因。     

3Cr2W8V钢热疲劳特性的研究

本文研究了3Cr2W8V 钢的热疲劳特性。试验结果表明,热疲劳裂纹优先萌生于热应力最大和弱化最严重的局部地区。在一定尺寸范围内,裂纹的亚稳扩展速率近似是常数。裂纹扩展方式除条带模型外,还有不连续突进。长期冷热循环引起钢软化,软化机理是累积回火,热应力对循环软化有加速作用。热疲劳抗力随热处理温度改变呈非单调变化,分别有一个最佳淬火温度和最佳回火温度。随着循环上限温度的升高,热疲劳抗力显著下降,最佳回火温度向高温方向移动,最佳淬火温度基本不变。热疲劳抗力主要取决于材料的高温屈服强度,在强度、塑性及循环热稳定性取得适当配合时最大。     

激光熔覆修复对TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

为了研究激光熔覆修复对TC4钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响,采用激光熔覆技术,通过逐层堆积TC4钛粉,对TC4钛合金板表面凹槽进行修复。利用光学显微镜和扫描电镜分别观测试样的微观结构和疲劳断口,采用疲劳裂纹扩展实验测定试样裂纹长度与循环次数,利用修正的七点递增多项式拟合法获得每组3个试样在相同裂纹长度下的疲劳裂纹扩展速率。实验结果表明:激光修复区由β晶粒和沿晶界连续分布的α相组成,属于典型的魏氏组织,热影响区由等轴的α晶粒和β转变组织组成,属于典型的双态组织;同母材相比,激光熔覆修复件疲劳裂纹扩展速率显著降低。TC4钛合金熔覆修复件抗疲劳裂纹扩展能力的提高归因于魏氏组织断裂韧性高和双态组织优异的综合力学性能。     

镍基单晶高温合金热机疲劳断裂特征

为了进一步提高镍基单晶高温合金的热机疲劳性能,通过微观结构解析研究了合金热机疲劳断裂特征.通过金相和扫描电子显微镜研究了热机疲劳断裂的断口特征和微观结构.研究表明:裂纹起源于形变孪晶与试样外表面的交截处,过程中的氧化有助于裂纹的长大;裂纹尖端的应力场诱发出大量形变孪晶,而形变孪晶的存在为裂纹进一步沿着孪晶界扩展提供了便利条件;镍基单晶高温合金的疲劳断裂主要是由于形变孪晶的形成以及裂纹沿孪晶界的扩展造成的.形变孪晶与高温合金疲劳断裂密切相关.     

316L不锈钢焊接接头高温低周期疲劳显微结构变化和断裂特征

本研究对316L奥氏体不锈钢母材和焊缝分别进行高温低周疲劳试验,对试样的微观结构和裂纹扩展形貌进行观察,分析母材和焊缝在高温低周疲劳循环应力响应下的位错结构和损伤机制。结果表明,316L奥氏体不锈钢母材在试验过程中由于位错增殖和位错湮灭导致发生循环硬化和循环稳定,在焊缝中由于位错湮灭导致发生循环软化。母材和焊缝在连续低周疲劳试验中裂纹主要以穿晶方式扩展,焊接接头处孔洞的连接是最终导致焊接接头疲劳断裂的主要机制。     

热作模具钢在高温热机械应力循环下的疲劳断裂行为

研究了热作模具钢在应力控制下的等温疲劳和同相热机械疲劳寿命，发现在相同的应力幅下，同相热机械疲劳寿命低于上限温度的等温疲劳寿命。通过研究疲劳过程中的循环应变响应和疲劳断口特征时发现，等温疲劳条件下，滞后环朝压缩方向发展，疲劳裂纹主要为穿晶萌生与扩展；在热机械疲劳条件下，滞后环朝拉伸方向发展，疲劳裂纹主要沿晶萌生与扩展。这是导致同相热机械疲劳寿命低于等温疲劳的主要原因。     

涂覆热障涂层构件的热梯度机械疲劳行为研究

研究了应变幅、预氧化及高温保载时间对涂覆热障涂层高温合金样品的热梯度机械疲劳性能的影响。结果表明,随应变幅增大,样品疲劳寿命降低。随着预氧化及高温保载时间的增加,样品的氧化损伤增大,疲劳寿命也不断降低。试验过程中,粘结层氧化形成的热生长氧化物层(TGO层)破裂而萌生裂纹,裂纹沿粘结层/TGO层界面扩展而形成分层裂纹,分层裂纹与陶瓷层内贯穿裂纹连接导致陶瓷层剥落而失效。考虑到热障涂层内最大应力及氧化损伤,建立了一个涂覆热障涂层高温合金样品的热梯度机械疲劳寿命预测模型。     

纤维增强复合材料界面疲劳裂纹扩展的模拟研究

脱粘是纤维增强复合材料界面裂纹扩展的主要表现形式。基于剪切筒模型和常用的实验加载方式,研究了纤维增强复合材料中纤维与基体界面在拉-拉循环荷载作用下的裂纹扩展。借助描述疲劳裂纹扩展的Paris公式,得到了疲劳裂纹扩展速率、扩展长度以及界面上摩擦系数与加载次数的关系。在分析中,考虑了疲劳加载引起的脱粘界面的损伤及损伤分布的不均匀性,同时还考虑了材料的泊松效应。     

固溶时效深冷复合处理对ZCuAl10Fe3Mn2合金微观组织和热疲劳性能的影响

研究T6处理、深冷处理和T6+深冷处理对ZCuAl_(10)Fe_3Mn_2合金微观组织、力学性能以及在室温至450℃下的热疲劳行为。通过XRD,OM,SEM,EDS对合金组织和裂纹形貌进行观察分析。结果表明:T6+深冷复合处理工艺能够显著改善ZCuAl_(10)Fe_3Mn_2合金的力学性能和微观组织。与T6处理相比,其抗拉强度、硬度以及伸长率分别提高了7.28%,16.96%和23.53%;其α相进一步细化且分布更加均匀,位错密度增加,使得合金整体的组织均匀性、致密性更好。综合性能的提高也有效地提高了合金的热疲劳性能,其抗热应力和氧化腐蚀的能力增强。在相同冷热循环次数下,疲劳裂纹长度最短,裂纹生长速率最慢。     

金属热疲劳a-N曲线测定方法的研究

提出了在金属的热疲劳试验中,用测试样表面裂纹代替测断口裂纹,用“单组试样法”代替“多组试样法”来测定a-N曲线;通过同一循环次数时试样在不同表面粗糙度条件下的实际观测和所测裂纹长度的比较,确定出测量表面裂纹长度所必须达到的粗糙度指标;给出了用“单组试样法”测定a-N曲线的具体操作方法;分析了金属热疲劳裂纹扩展的一般规律并提出了拟合a-N曲线的方法。     

金属热疲劳α-N曲线测定方法的研究

提出了在金属的热疲劳试验中,用测试样表面裂纹代替测断口裂纹,用"单组试样法"代替"多组试样法"来测定α-N曲线;通过同一循环次数时试样在不同表面粗糙度条件下的实际观测和所测裂纹长度的比较,确定出测量表面裂纹长度所必须达到的粗糙度指标;给出了用"单组试样法"测定α-N曲线的具体操作方法;分析了金属热疲劳裂纹扩展的一般规律并提出了拟合α-N曲线的方法.     

第一代单晶高温合金中温高应力幅下的疲劳裂纹萌生行为

通过应力控制的疲劳实验探究第一代镍基单晶高温合金DD413在中温(760℃)高应力幅下的疲劳裂纹萌生行为,并使用扫描电子显微镜观察和表征了疲劳样品的断口形貌和纵截面的显微组织.结果 表明:在高应力幅条件下,疲劳裂纹主要萌生于表面开裂的块状碳化物和次表面开裂的骨架状碳化物.在疲劳过程中,氧化和循环加载的共同作用使样品表面...