氢处理对铸造钛合金低周疲劳寿命及断裂韧性的影响

本文研究了氢处理对铸造钛合金的低周疲劳寿命及断裂韧性的影响,发现经氢处理后铸造钛合金粗大的魏氏组织转变成细小的等轴组织,其应变低周疲劳寿命大大延长。在低周疲劳过程中,应变量较小时,试样出现循环硬化现象;而在应变量较大时,出现循环软化现象。氢处理后材料的断裂形式由脆性断裂转为韧性断裂;断裂韧性提高。     

氢处理对铸造钛合金低周疲劳寿命及断裂韧性的影响

本文研究了氢处理对铸造钛合金的低周疲劳寿命及断裂韧性的影响,发现经氢处理后铸造钛合金粗大的魏氏组织转变成细小的等轴组织,其应变低周疲劳寿命大大延长,在低周疲劳过程中,应变量较小时,试样出现循环硬化现象,而在应变量较大时,出现循环软化现象,氢处理后材料的断裂形式由脆性断裂转为韧性断裂;断裂韧性提高。     

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     

退火热处理对TA15钛合金组织性能的影响

研究了不同的退火热处理制度对TA15钛合金显微组织、室温拉伸性能、高温拉伸性能、室温冲击韧性及硬度的影响。结果表明：在相变点以上温度退火,合金具有较高的室温、高温强度,但室温塑性、高温塑性、室温冲击韧性较低;在相变点以下温度退火,合金的室温、高温断裂强度在860℃退火时出现峰值,而室温塑性、高温断面收缩率和室温冲击韧性则随着退火温度的升高而提高;同单重退火相比,双重退火、三重退火对提高合金性能的作用不大。     

TA15钛合金疲劳性能的SEM分析

利用扫描电镜(SEM)疲劳加载台进行动态原位观察,研究了近α型TA15钛合金三种组织类型的疲劳裂纹扩展速率和扩展过程.结果表明:片状组织疲劳裂纹扩展速率最低,随循环周次的增加,裂纹扩展速率增加也最缓慢,裂纹扩展路径曲折;双态组织裂纹扩展速率次之;等轴组织最差.三种组织中裂纹基本沿垂直于应力的水平方向扩展.     

梯度钛合金裂纹扩展速率测试及梯度对扩展寿命影响

为明确梯度材料中裂纹扩展速率分布情况,对含裂纹TC11-TC4以及TA15-TA2两种组合梯度钛合金进行标准三点弯疲劳试验。试验结果表明:梯度结构中不同部位的相同组分扩展性能相同,给出了4种3D打印组分钛合金的Paris公式;梯度材料组分弹性模量的变化会改变裂纹尖端应力强度因子,对位于模量较低一侧的裂纹扩展有抑制作用;过渡层影响厚度范围内裂纹扩展速率介于两种组分之间且连续过渡,表明梯度材料可以消除异种材料连接的界面效应,提出基于组分材料体积分量的混合率描述梯度层中扩展性能的分布规律;恒定载荷试验中仅扩展方向不同情况下寿命有显著差别,验证了合理安排梯度参数可提高结构出现裂纹后的生存能力,其中扩展性能以及模量的变化分布对扩展寿命均有影响。     

钛合金焊接接头超长寿命疲劳特性研究

本文针对TC4钛合金焊接接头试件进行了超声疲劳实验,研究其在高频低幅载荷作用下的超高周疲劳行为,整个实验在室温条件下进行,应力比R=-1.通过实验得到了TC4焊接接头试件在107～109周次范围内的疲劳寿命S-N曲线,发现其呈连续下降趋势,当循环周次超过107周次以后,材料仍然会发生疲劳破坏,断面出现在焊接缝中央或热影响区,呈现脆性断裂的形式,不存在传统意义上的疲劳极限.对比TC4母材实验数据发现,在相同疲劳寿命的条件下,焊接接头试件疲劳强度相比母材下降了70％左右.试件断口表面的SEM电镜扫描分析结果显示疲劳裂纹均起源于焊接过程引起的气孔、夹杂等缺限处.     

疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系,测得疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展速率da/dN,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径,是接头中韧性最低的热影响区过热区,裂纹在铁素体材料侧,跟随熔合线并平行于熔合线5～25μm扩展,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢接头的扩展速率为：da/dN=7.07×10-13(△K)3.863。     

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。     

固溶处理对304/Q245R焊接接头组织及性能的影响

为研究固溶处理对304奥氏体不锈钢和Q245R碳钢异种金属焊接接头显微组织及性能的影响,采用E309-16奥氏体不锈钢焊丝对6 mm厚的304/Q245R板材进行手工电弧焊,焊后使用箱式电阻炉对焊接接头进行固溶处理,对焊接接头进行显微组织观察和力学性能测试.结果表明:相对于固溶处理前,固溶处理后的接头焊缝组织为灰色奥氏体和黑色铁素体,枝晶偏析程度明显降低,Cr、Ni等合金元素分布较为均匀;焊缝和碳钢侧热影响区硬度值均有所提高,最高硬度值为304.59 HV,出现在焊缝位置;接头抗拉强度较高,达570 MPa,拉伸断裂发生在母材Q245R碳钢部位.另外,对焊缝进行XRD测定,未检测到不利于接头性能的相,这表明固溶处理后的异种金属接头性能良好,能够满足工程中的实际需求.     

TA31钛合金焊接接头疲劳性能评估

钛合金是深海大型载人运载平台的常用材料,其焊接部位的疲劳性能不容忽视。本研究针对国产TA31钛合金对接接头和承载十字接头开展疲劳试验,用热点应力法对其疲劳强度进行评定。采用国际焊接协会推荐的方法进行数据处理,分别做出名义应力和热点应力的S-N曲线并进行对比。在此基础上引入缺口应力法,考虑板厚对焊接接头疲劳性能的影响,并提出板厚修正的公式,可为钛合金结构的疲劳评估和抗疲劳设计提供参考。     

金属材料疲劳裂纹扩展速率不同模型应用分析

金属材料疲劳裂纹扩展速率是对金属材料及其零构件含有裂纹体后安全服役评价及疲劳寿命评估的一项重要力学性能指标。基于金属材料疲劳裂纹扩展过程的不同阶段、闭合效应、应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响等多个方面,对几种常见金属材料疲劳裂纹扩展速率模型的应用特点进行了对比分析,为安全设计及寿命评估时不同模型的选择应用提供参考。     

镁合金焊接接头表面自纳米化及其疲劳性能研究现状与展望

焊接接头表面纳米化解决了决定焊接接头疲劳裂纹萌生和扩展的内在因素之间的矛盾,在细化接头表面晶粒的同时,使基体保持粗晶状态,因而是提高焊接接头疲劳性能的一种有效方法。综述了镁合金表面自纳米化机理及研究现状,分析了表面自纳米化技术在改善镁合金焊接接头疲劳性能方面的研究概况,指出从镁合金焊接接头表面自纳米化的角度开展镁合金焊接接头疲劳性能改善研究具有重要意义。最后,对今后应用表面自纳米化技术改善镁合金焊接接头疲劳性能的研究方向做了展望。     

TC4钛合金板材电子束焊接疲劳性能

研究了不同工艺电子束焊接TC4钛合金板材的疲劳性能及断口金相组织。结果表明:工艺为V=150kV、If=366mA、v=600mm/min、Ib=69mA的试样焊缝的疲劳性能最好;气孔和冷隔作为应力集中源起作用而易成为裂纹源;焊缝及母材断口均由小断块组成,断块上有典型的疲劳辉纹;工艺为V=90kV、If=1654mA、v=600mm/min、Ib=51.1mA和V=150kV、If=342mA、v=200mm/min、Ib=29mA的试样焊缝疲劳辉纹间距较母材大,即扩展速率较母材快,疲劳性能不如母材;焊缝柱状晶内的网篮状马氏体组织越粗大,裂纹扩展性能越差;裂纹的扩展方式主要是穿晶断裂,相邻柱状晶内的网篮状组织取向差别太大,穿晶扩展受阻,裂纹便改沿晶扩展。     

Research on low cycle fatigue properties of TA15 titanium alloy based on reliability theory

This paper introduces a method to determine the symmetric cycle fatigue limit of TA15 alloy at given confidence γ and survival probability P. It gives a general method to calculate the true survival probability of this material fatigue limit. The median and data of the LCF at γ = 95% and P = 99.9% are acquired after studying the LCF properties of aircraft construction material TA15 at the temperature of 25 and 250 °C. The strain–life curve, cyclic stress–strain curve and parameters of LCF are also achieved. These provide reference to analyze the reliability of aircraft construction and estimate the life.     

金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数的相关性

金属材料疲劳裂纹扩展速率是工程应用中进行损伤容限设计、疲劳寿命评估的一项重要力学性能指标。Paris模型是疲劳裂纹扩展速率最常用的表达形式,该模型认为疲劳裂纹扩展速率随裂纹前缘应力强度因子范围的变化呈幂函数关系,涉及到两个材料常数C和m。本研究借助部分文献中的试验数据,分析合金钢、铜合金、钛合金、铝合金等不同金属材料疲劳裂纹扩展速率Paris模型中材料常数C和m的关系。结果表明:Paris模型中材料常数C和m的关系可用m=alnC+b线性模型来描述,且不受试样取样方向、焊缝位置、试验环境等因素影响;但不同应力比对该模型的线性度有一定影响,尤其是当应力比为负值时,影响较为显著;不同金属材料常数C和m线性模型的斜率并不相等,其影响因素有待于进一步系统研究。分析结果可为金属材料在工程中的疲劳设计与应用提供参考。     

疲劳裂纹在奥氏体／铁素体异种钢接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体 /铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系 ,测得疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢焊接接头中的扩展速率 da/ d N,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明 ,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径 ,是接头中韧性最低的热影响区过热区 ,裂纹在铁素体材料侧 ,跟随熔合线并平行于熔合线 5～ 2 5 μm扩展 ,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力 ,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在 Cr2 5 Ni13/ 13Cr Mo44异种钢接头的扩展速率为 :da/ d N=7.0 7× 10 - 1 3(△ K ) 3.86 3