超声冲击对纯钛材焊接接头疲劳性能的影响

目前,有关超声冲击法对工业纯钛焊接接头疲劳性能改善效果的影响研究报道不多。采用超声冲击处理方法对工业纯钛TA2焊接接头进行全覆盖强化处理,通过疲劳对比试验分析了不同超声冲击处理时间对TA2焊接接头疲劳性能的影响;通过接头微观组织、断口形貌观察分析了超声冲击处理提高TA2焊接接头抗疲劳断裂性能的微观机理。结果表明,在200 MPa应力条件下,原始焊态试样平均历经11 645次循环就已断裂,经超声冲击处理3 min的焊接试样平均历经23 424次循环后才断裂,疲劳寿命提高约1倍;在超声冲击过程中,试样表层受到大的应变量、高应变速率和重复载荷的作用,使得形变孪晶不断增加;重复载荷的作用,可以再次在内部产生更加细小的孪晶,孪晶与孪晶间重复交割导致晶粒进一步细化。     

超声冲击法提高焊接接头疲劳特性研究进展

焊接结构的失效以疲劳断裂为主,且焊接结构强度主要是由焊接接头的疲劳强度决定的。因此,改善焊接接头疲劳性能将显著提高焊接结构的整体性能。超声冲击处理是一种有效改善焊接接头疲劳性能的表面强化技术。研究表明,该技术通过改善焊接接头几何外形,细化表层晶粒及引入有益残余压应力可大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。综述了超声冲击处理对焊接接头疲劳性能影响的研究现状,分析了影响焊接接头疲劳性能的因素,总结了超声冲击改善焊接接头疲劳性能的结果,对目前研究过程中存在的问题进行探讨,最后展望了超声冲击表面纳米化技术的应用前景。     

焊接缺陷对铝合金焊接接头疲劳性能的影响

测定了Al Mg Si系6061合金两种焊接接头的疲劳性能,介绍了铝合金焊接接头的疲劳特征,分析了焊接接头中缺陷对铝合金焊接接头疲劳性能的影响,认为焊缝中宏观尺度的气孔和未焊透及其分布明显地影响铝合金焊接接头的疲劳性能,当缺陷尺寸足够大且数量较多时,将严重降低焊接接头的疲劳性能。夹杂对铝合金焊接接头疲劳性能也有严重的影响。     

乙醇对TC4钛合金超高周疲劳性能的影响

利用超声疲劳试验方法分别对室温下医用酒精(体积分数75%)中浸泡5min、医用酒精浸泡5min后再在生理盐水中浸泡24h、直接在生理盐水中浸泡24h、分析纯乙醇(体积分数99.9%)中浸泡6h、医用酒精中浸泡6h等处理条件下退火态Ti6Al4V(TC4)钛合金的超高周疲劳性能进行了研究,并利用扫描电子显微镜(SEM)观察疲劳断面形貌,分析了TC4钛合金的疲劳断裂特性。结果表明:在104~109周次范围内,经医用酒精处理后TC4钛合金的S-N曲线呈现一次阶梯下降型,而未用医用酒精处理的TC4钛合金的S-N曲线呈现缓慢下降型;在300~700 MPa应力范围内,医用酒精浸泡过的TC4钛合金试样疲劳寿命快速下降;医用酒精处理后的TC4钛合金的超高周疲劳断裂全部从表面发生、断面较光滑且瞬断区面积占比极小,不同于未接触医用酒精的TC4钛合金试样的穿晶塑性断裂。     

超高周疲劳的影响因素及疲劳机理的研究进展

超高周疲劳的研究可以满足某些特殊零部件极高循环周次的要求。综述了近年来超高周疲劳的研究进展,从S-N曲线的特征、断面上的鱼眼形貌以及裂纹的萌生与扩展特征等方面介绍了超高周疲劳的典型特征。分析了影响超高周疲劳的若干因素,如氢的作用、加载频率、应力比和晶粒尺寸等。进而提出了一些今后超高周疲劳的研究方向:超高周疲劳裂纹扩展的微观机理、扩展速率尤其是微观、宏观上的控制参量的研究以及确定鱼眼与ODA区边缘的应力强度因子范围对内部裂纹扩展门槛值的影响作用。     

单个冲击对不锈钢管道焊接头低周疲劳寿命的影响

完成了单个冲击对１Ｃｒ１８Ｎｉ９１不锈钢管道焊接头试样低周疲劳寿命影响的试验研究。单个试验最大瞬时峰值应变率达４８０ｓ＾－１。试样未经消除焊接残余应力。采用成组法试验（每组７个试样）,对称加载模式,总应变幅为０．００２２８。结果表明,冲击影响受到焊接残余应力和冲击塑性导入机制的耦合作用。焊接残余应力与冲击应力叠加将增加材料损伤,而冲击塑性导入将减缓疲劳损伤和降低疲劳寿命分散性。前者扼制后者。考虑疲     

转向架构架焊接接头的组织与性能

采用工艺试验,力学性能试验以及光镜、电镜等显微分析等方法对转向架构架焊接接头的组织形态和力学性能进行了研究,确定了焊接接头各区的组织形态和力学性能的变化情况。研究结果表明,利用(Ar CO2)混合气体保护焊焊接Q345E钢时,焊缝组织主要为先共析体素体、针状铁素体和珠光体,热影响区组织主要为先共析铁素体、珠光体和粒状贝氏体,焊接接头具有良好的力学性能。     

合金元素Mo对材料超高周疲劳性能的影响

采用超声疲劳试验技术对42CrMo钢超高周疲劳性能进行了研究。将42CrMo钢超高周疲劳S-N曲线与已有文献中40Cr钢在相同试验方法和试验条件下得到的超高周疲劳S-N曲线进行比较,结果显示42CrMo钢超高周疲劳性能优于40Cr钢。通过分析推测,合金元素Mo增加了疲劳裂纹内部萌生的时间,进而提高了材料超高周疲劳的寿命。     

焊接方法对10Ni5CrMoV钢接头疲劳性能的影响

针对屈服强度为785MPa级别的10Ni5CrMoV钢,分别采用焊条手工焊、气体保护焊和埋弧焊三种方法在其表面堆焊单层焊并设计成板状疲劳试样,研究三种焊接方法对10Ni5CrMoV钢接头疲劳性能的影响。结果表明:对于堆焊单层焊道试样,焊址处应力集中程度对疲劳启裂寿命起主要作用,随应力集中程度的增大,疲劳启裂寿命减小。焊条手工焊、埋弧焊和气体保护焊三种焊接方法中,气体保护焊焊趾处应力集中程度最大,疲劳启裂寿命最低;焊条手工焊焊趾处应力集中程度最小,疲劳启裂寿命最高。     

超声捶击提高超细晶粒钢焊接接头的疲劳性能

焊接接头疲劳强度是其最重要的服役性能，由于焊接残余应力的作用和焊接接头处的几何不连续性，焊接接头的疲劳强度一般大大低于母材，采用超声捶击方法提高超细晶粒钢焊接接头的疲劳强度，通过对对接接头焊践处进行超声波冲击处理，对比超声波冲击处理后焊接接头的疲劳强度，实验结果表明：超声捶击使得S-N曲线右移，FAT（循环寿命为10^6时的疲劳强度）提高幅度达到66%，在应力范围为200MPa的疲劳寿命提高58倍，研究表明，经超声捶击处理，焊趾处的应力集中系数相应减小，焊接残余应力由拉应力转换为压应力，这是超声捶击提高焊接接头疲劳强度的主要机制。     

超声冲击处理改善焊接接头力学特性研究进展

焊接接头处往往存在较高的残余应力,使得焊接接头成为焊接结构的薄弱区域。而超声冲击处理可以有效改善焊接接头力学特性,在各领域得到了广泛应用。本研究主要介绍超声冲击技术在降低残余应力和提高接头疲劳性能方面的研究情况,以及随焊超声冲击技术的最新相关研究和应用。     

SMA490BW钢对接接头高周疲劳性能的机理探究

通过设计对比试验系统地分析应力集中、晶粒细化、残余应力等因素对转向架用SMA490BW钢对接接头高周疲劳性能的影响,并得出占据主导作用的因素。借助扫描电镜观察疲劳断口,探究对接接头冲击前后的失效模式。结果表明:经超声冲击或机械打磨处理后,试样的疲劳寿命均得到不同程度的提高。将焊缝余高彻底磨平对接头疲劳寿命的增益效果最为显著,其疲劳寿命相比原始对接接头可提高近百倍。改善应力集中、细化表层晶粒、引入残余压应力对对接接头延寿的贡献占比分别约为58%、29%和13%。对接接头的疲劳失效大多始于焊趾表面,经超声冲击处理后,疲劳裂纹源可能由材料表面转向内部缺陷。     

载荷频率对金属及其合金高周疲劳特性的影响

采用超声高频加载方法进行高周疲劳试验时,应考察载荷频率对材料疲劳特性的影响。本文从微观组织结构和外部环境两方面论述了疲劳特性的频率效应,从裂纹扩展率、断口分析等方面回顾和介绍了频率对合金钢、钛合金、铝合金三类常用金属疲劳特性的影响,比较了三者异同。最后展望了高周和超高周疲劳研究的方向和方法及其在工程中的应用。     

Very High Cycle Fatigue Fracture Behavior of High Strength Spring Steel

进行超声波疲劳和疲劳裂纹扩展速率实验, 研究了3种60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳破坏行为.结果表明, 60Si2CrVA弹簧钢的超高周疲劳性能主要与其中夹杂物的尺寸有关,即随着夹杂物尺寸的减小, 钢的疲劳寿命和疲劳强度均逐渐提高.对于内部夹杂物引起的疲劳破坏, 在低应力幅、高循环周次(约大于106 cyc)条件下,在夹杂物周围的鱼眼处往往存在粗糙的粒状区域(GBF). 对于A-60钢,随着疲劳源夹杂物处应力场强度因子幅的减小, 疲劳寿命增加;而GBF处的应力场强度因子幅并不随疲劳寿命变化而变化,基本为一常数(平均值为4.6 MPa×m1/2),与疲劳裂纹扩展门槛值(4.3 MPa×m1/2)接近.     

舰船用钛-钢复合过渡接头焊接态疲劳性能试验研究

针对舰船用钛-钢复合过渡接头应用要求,进行了钛-钢过渡接头焊接态拉-压、拉-剪和弯曲疲劳试验,结果表明,疲劳寿命为200万次时,钛钢复合过渡接头结构件的拉-压疲劳极限为73.0 MPa,拉-剪疲劳极限为62.96 MPa,弯曲疲劳最大应力达到360 MPa且接头本身未破坏。拉-压疲劳和拉-剪疲劳S-N曲线可为舰船钛-钢复合过渡接头结构的设计提供支撑。     

高强度钢超高周疲劳试样设计

超声谐振技术是研究高强钢材料超高周疲劳性能最有效的手段。概述了等截面圆柱状、变截面圆柱状、薄板状3种超声疲劳试样的设计计算方法,并给出了不同试样沿谐振长度方向的位移、应力幅分布。以动车转向架用SMA490BW钢为例,进行超声疲劳试样设计。对不同形状的试样进行对比与分析,结果表明中间无等截面的狗骨形试样具有最大应力放大系数,中间等截面的加长会降低应力放大系数,最后分析了影响试样振动特性的因素。     

表面超声滚压处理对高速列车车轴钢疲劳性能的影响

对EA4T型高速列车车轴钢棒状旋转弯曲疲劳试样实验段磨削加工后进行了表面超声滚压处理。观察了处理前后试样的表面形貌及表层微观组织,测量了处理前后试样的表面粗糙度、表层硬度及表层残余应力。利用旋转弯曲疲劳实验得到处理前后试样的疲劳极限。结果表明:表面超声滚压处理后,试样的疲劳极限由352MPa提高到401MPa。疲劳极限的提高主要由于表面超声滚压处理后试样表面粗糙度降低、表层强度及残余压应力增加。     

贝/马复相钢超高周疲劳行为及非夹杂起裂

贝/马复相钢具有较低的夹杂物敏感性,组织因素对其超高周疲劳性能具有显著影响。组织因素引起的"非夹杂起裂"成为贝/马复相钢重要的裂纹萌生方式,贝/马复相组织的类型、形态、均匀性、细化程度等都对钢的超高周疲劳性能具有显著影响。讨论了组织纯净化、组织细化和残余奥氏体对贝/马复相钢超高周疲劳性能及其裂纹萌生机制的影响,在合理控制夹杂物水平的基础上,调控复相组织,可以在1 600MPa级别的贝/马复相钢中,获得超高周(循环周次大于108)疲劳强度达到900MPa的优异性能。同时对非夹杂起裂机理进行了初步探讨。