金属/金属层合板疲劳性能研究

以１４２０Ａｌ－Ｌｉ合金。ＬＹ１２爆炸层合板和ＬＦ２１热轧层合板为研究对象。考究了不同结合强度界面对Ｌ－Ｔ取向疲劳裂纹扩展的影响。结果表明：随界面结合强度的减弱分层越来越剧烈。其止裂韧化效果越来越明显。三种实验层合板材的疲劳裂纹扩展都出现了止裂现象。但其机制有所不同。Ａｌ－Ｌｉ合金的止裂主要来自事机制。爆炸层合板和热忆合层板的止裂主要来自分层机制。     

爆炸复合LY12/20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究 Ⅱ.角裂纹

对爆炸复合双金属板 ＬＹ１２／２０ｇ中角裂纹的疲劳扩展行为进行了实验研究和理论分析 结果表明,双层金属板的界面结合强度、界面相性能和体积分数及界面两侧材料的性能都对层合板角裂纹的疲劳扩展具有重要影响 对于由下同金属构成的双层板,角裂纹疲劳扩展过程中同一时刻试样两侧面的裂纹长度不再相同,其差距随裂纹扩展逐渐增加直至最大值△ａｃ．当两侧面裂纹长度差△ａ≥△ａｃ时,两侧裂纹扩展速率不同;当△ａ＜△ａｃ时,两侧裂纹扩展速率相同,对整个裂纹的扩展过程需用△ａｃ和△ａ＝△ａｃ后的任一侧裂纹扩展△Ｋ－ｄａ／ｄＮ曲线共同描述．     

原位观察1420Al—Li合金疲劳裂纹的“自抑制”

本文对１４２０Ａｌ－Ｌｉ合金厚板采用紧凑拉伸、三点弯曲、电镜原位拉伸疲劳力等方法,不同取向的疲劳裂纹扩展行为。观测了长裂纹扩展路径形态,讨论了层状结构与材料疲劳性能之间的关系,结果表明,层片的界面对板材的疲劳性能具有重要影响,在裂纹扩展过程中,层片与裂纹尖端相互作用,通过不同的外化答独１４２０合金裂纹扩 阻力在不同取向出现显著差异,在Ｌ－Ｔ和Ｔ－Ｓ取向时,在△Ｋ为３－４和６－９ＭＰａ．ｍ１／２范围     

LY12/Cu双金属层合板的疲劳性能(Ⅱ) ——角裂纹

对爆炸复合双层金属板LY12 /Cu和LY12 /LY12中L T取向角裂纹的疲劳扩展行为进行了对比性实验研究和理论分析。结果表明 ,双层金属板的界面相性能、体积分数及界面两侧材料的性能差异对层合板中角裂纹的疲劳扩展具有重要影响。对由不同金属构成的双层复合板 ,角裂纹疲劳扩展过程中试样两侧面的裂纹长度不同 ,并且随着裂纹扩展其差距逐渐加大 ,但存在最大值Δac。当两侧面裂纹长度差Δa <Δac 时 ,两侧裂纹扩展速率不同 ;当Δa≥Δac 时 ,两侧裂纹扩展速率相同。对整个裂纹扩展过程可用Δac 和其后任一侧的裂纹扩展ΔK—da/dN曲线共同描述。     

爆炸复合LY12/20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究 Ⅰ.面裂纹

考察了爆炸复合双层金属板ＬＹ１２／２０ｇ中界面两侧材料弹塑性失配村面裂纹疲劳扩展行为的影响．结果表明,当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时,实际驱动力大于外加名义值：当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时、实际驱动力小于外加名义值,从而造成裂纹扩展的加速或止裂、其影响离界面越近效果越显著,但弹性模量失配在裂纹开始扩展直至界面的过程中都起作用,而强度失配只在裂尖距界面一定距离范围内（ＲＰ）才起作用．     

AlLY12爆炸焊接界面疲劳裂纹的扩展行为

采用纯铝／硬铝（Al/LY12)爆炸复合板通过电子束焊接制得界面裂纹四点弯曲试样,由于强度错配,Al/LY12界面裂纹顶端局部的变形是锐化与钝化的复合型,但在疲劳载荷下其整体裂端应力应变场仍然可由纯1型应力强度因子主导,可以采用和单材料试样相同的方式进行界面裂纹的疲劳扩展行为研究,界面裂纹可在较低的外载水平下启努扩展,但爆炸焊接界面存在的波纹使得界面裂纹的扩展速率出现波动,并且阻碍裂纹的扩展,相同外载下Al/LY12界面裂纹的疲劳扩展速率低于单材料LY12的疲劳扩展速率。     

1Cr18Ni9Ti/20G双金属爆炸焊接界面裂纹的扩展行为

利用奥氏体不锈钢／低碳锅炉钢（1Cr18Ni9Ti/20G）爆炸焊接复合板，通过电子束焊接得到带有界面裂纹的三点弯曲J积分裂纹扩展阻力试样和四点弯曲疲劳试样。分别进行了带界面裂纹材料和相应单一材料试样的裂纹扩展阻力曲线及其疲劳扩展行为的实验研究。结果表明：双材料界面裂纹的静态和动态扩展阻力均低于裂纹在相应单一材料中的扩展阻力。     

爆炸复合LY12／20g双金属板疲劳裂纹扩展行为研究：Ⅱ角裂纹

对爆炸复合双金属板LYl2/20g中角裂纹的疲劳扩展行为进行了实验研究和理论分析.结果表明,双层金属板的界面结合强度、界面相性能和体积分数及界面两侧材料的性能都对层合板角裂纹的疲劳扩展具有重要影.对于由不同金属构成的双层板,角裂纹疲劳扩展过程中同一时刻试样两侧面的裂纹长度不再相同,其差距随裂纹扩展逐渐增加直至最大值△ac.当两侧面裂纹长度差△a △ac时,两侧裂纹扩展速率不同;当△a＜△ac时,两侧裂纹扩展速率相同.对整个裂纹的扩展过程需用△ac和△a=△ac后的任一侧裂纹扩展△K-da/dN曲线共同描述.     

铝/钢爆炸复合板界面的韧化作用

研究双金属复合板韧化时 ,可利用纯铝作为界面层 ,以铝的力学性能数据分析界面的开裂 ,可得出定量分析结果。研究表明 ,垂直界面疲劳裂纹导致的分层开裂为低周疲劳。裂纹进入下一层材料 ,转向主应力面 ,是疲劳裂纹再萌生过程。低周疲劳裂纹扩展和转入下层时裂纹再萌生的能量即为对外韧化的贡献。     

超厚爆炸复合板覆层裂纹分析

针对超厚爆炸复合板在卷制过程中覆层产生裂纹的情况,通过对复合板试样进行金相观察,确定裂纹源产生于复合板结合面。通过微观金相及硬度分析,复合板覆层产生裂纹的原因主要是复合板爆炸焊参数设计不佳,其结合面强度、韧性均较低,并且超厚板材在复合后的校平过程中校平次数增多、压力增大,导致复合板结合面覆层侧存在尺寸较大的裂纹、空洞缺陷,且缺陷较为集中,裂纹向多方向扩展。另外,复合板经爆炸复合后热处理参数设计不佳,导致复合板结合面覆层硬度值远高于基层和覆层处硬度值。     

LY12/Cu双金属层合板的疲劳性能(Ⅰ)——面裂纹

考察了爆炸复合层状双金属板LY12 /Cu界面两侧材料弹塑性失配对面裂纹疲劳扩展行为的影响。结果表明 ,界面两侧材料的弹塑性失配对复合板面裂纹的扩展驱动力具有重要影响。当裂纹由弹性模量、屈服强度高的一侧向低的一侧扩展时 ,实际驱动力大于外加名义值 ;当裂纹由弹性模量、屈服强度低的一侧向高的一侧扩展时实际驱动力小于外加名义值 ,从而造成裂纹扩展的加速或止裂 ,其影响离界面越近效果越显著。但弹性失配在裂纹开始扩展直至界面的整个过程都起作用 ,而强度失配只在裂尖距界面一定距离内 (Rp)才起作用     

双界面约束下纯铝层韧脆转变行为的实验研究

利用爆炸焊及电子束焊接方法制备了含不同厚度中间纯铝层的LY12／Al／LY12四点弯曲试样，并在纯铝层中预制了平行于界面的疲劳裂纹，加载后裂纹尖端侧剖形貌的金相观察和对应断口表面的微区成分的能谱分析均确认了裂纹在纯铝层内的扩展，实验结果表明：在双界面强约束下，随着中间纯铝层厚度的减小，所测定的预裂纹试样的载荷／位移曲线表现出明显的差异；以其临界J积分表征的断裂韧性值显著降低，即纯铝层发生了韧脆转变；试样断口表面出现局部准解理花样等脆化特征，其所占比例逐渐增加；对这种约束下纯铝韧脆转变的微观机理进行了初步的探讨。     

腐蚀疲劳裂纹的虚拟扩展方法研究

    以紧固孔结构件腐蚀疲劳试验为基础,研究了腐蚀疲劳裂纹虚拟扩展方法即随机过程和AFGROW模拟方法.以试验数据拟合得到的Paris公式为基础,在随机过程方法中考虑了正态随机过程和对数正态随机过程,得到裂纹长度和循环数之间的模拟曲线,给出指定循环数下裂纹长度的概率模型并和实验结果进行了比较.利用AFGROW对腐蚀疲劳裂纹扩展进行了模拟,裂纹扩展模拟曲线与实验值符合较好.     

压载荷对LY12M铝合金中疲劳裂纹扩展速率影响的三种工程模型的验证(英文)

基于弹塑性断裂力学的裂纹扩展机理,用弹塑性有限元分析压载荷对LY12M铝合金疲劳裂尖应力场的影响。介绍了可用于负应力比试验数据描述的两种实际应用的工程模型和一种已发表的称作"张模型"的双参数裂纹扩展模型,通过在相应坐标系下描述试验数据,并比较各自拟合线的线性相关度R2。结果验证"张模型"的拟合效果较好,是一种负应力比下预测铝合金疲劳裂纹扩展寿命的较好的工程方法,同时,由于部分参数可用弹塑性有限元计算获得,所以可节省大量新材料研究的经费。     

Validity of three engineering models for fatigue crack growth rate affected by compressive loading in LY12M aluminum alloy

Based on the crack propagation mechanism of elastic-plastic fracture, a finite element analysis was performed upon the effect of compressive loading on fatigue crack tip stress field in LY12M aluminum alloy. By the validation of test data, two actual engineering models and a published double-parameter crack growth model, called Zhang-model, are all suitable in the case of negative stress ratio, and are used to describe the test data in the corresponding coordinate system. By comparing the degrees of linear correlation, R², of each fitting line, it shows that Zhang-model is a better engineering method for life prediction of fatigue crack growth under negative stress ratio of aluminum alloy, some factors can be obtained from elastic-plastic finite element computation, and it will save a lot of funds in the new materials research.     

热应力作用下碳化钨基钢结硬质合金梯形裂纹的形成机理

在自约束型热疲劳试验机上对碳化钨含量不同的钢结硬质合金进行了热疲劳试验，用金相显微镜和扫描电镜对热疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明：在热应力作用下，不仅在合金的表面，在合金的内部都形成了“梯形”裂纹。这种形态的裂纹是由试样缺口处的热疲劳裂纹扩展而引起的，合金中的钢基体相阻碍裂纹扩展，而WC硬质相诱导裂纹扩展，这两种因素的综合作用促使热疲劳裂纹成“梯形”扩展。分析认为：使WC粒子在钢基体中均匀分布，提高钢基体的热疲劳抗力，从而来阻止梯形裂纹的形成，是提高碳化钨钢锆硬质合金抗热疲劳性能的有效途径。