Ti-4Al-2V合金高周疲劳性能研究

评价了钛合金Ti-4Al-2V棒材的室温高周疲劳性能。采用旋转弯曲的加载方式完成了Ti-4Al-2V棒材在室温空气中的成组常规疲劳试验和升降法试验,对试验数据进行了分析,绘制了S-N曲线和P-S-N曲线,对疲劳断口进行了扫描电子显微镜(SEM)分析。结果表明,钛合金Ti-4Al-2V棒材的疲劳极限σ_(-1(10~7))与经验公式计算值吻合,Ti-4Al-2V棒材具有较好的抗高周疲劳的性能,疲劳断口呈现裂纹萌生、扩展和断裂的特征。     

氢对Ti-4Al-2V钛合金疲劳寿命的影响

采用变截面薄板试样,研究了4种氢含量对Ti-4Al-2V钛合金疲劳寿命的影响。研究结果表明:当拉伸疲劳载荷Dσ大于550MPa时,充氢材料的疲劳寿命高于自然含氢量的材料;在高的Dσ下,含氢量在116~280μg·g-1范围内变化时,对Ti-4Al-2V的寿命影响较小;Dσ降低后,氢含量越高,疲劳寿命越低,同时,Dσ的大小会影响疲劳裂纹的萌生位置。可以认为:材料中固溶氢和氢化物对驻留滑移带(PSB)的影响降低了充氢试样的疲劳裂纹萌生寿命,而高含氢量的Ti-4Al-2V材料在裂纹尖端,通过应力诱导析出氢化物,使裂纹扩展寿命降低。     

氢对Ti-2Al-2.5Zr钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

对3种含氢量的Ti-2Al-2.5Zr钛合金的室温疲劳裂纹扩展速率进行了实验测定，并对断裂以后的试样进行了断口观察。实验结果表明：含氢Ti-2Al-2．5Zr的稳态裂纹扩展符合Paris幂律关系；氢对裂纹稳态扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率(da／dN)基本没有影响，但对失稳快速扩展行为影响较大；氢含量越高，开始发生疲劳裂纹失稳快速扩展的应力强度因子范围越低；高含氢量的试样在应力强度因子范围(△K)高时发生氢化物的择向开裂，降低了材料的断裂韧性，导致裂纹失稳快速扩展所需的△K比低氢含量所需的△K小。     

φ14×2.0 Ti-Al-Zr钛合金管材的高温低周疲劳性能研究

采取径向应变控制法,用MTS对φ14×2.0的Ti-Al-Zr钛合金管材在350℃下进行了不同应变量的高温低周疲劳性能试验。将试验数据按Coffin-Manson公式拟合成疲劳曲线方程,并对%0.1=Dte和1.5%下的试验数据按双参数Weibull分布函数进行了统计处理。对各样品的高温低周疲劳断口作了SEM分析和断口附近的组织进行了金相分析后得出了该种钛合金管材的高温低周疲劳机理。     

TA16和690传热管高周疲劳性能研究

采用轴向拉拉的加载方式对蒸汽发生器传热管材料TA16和690进行高周疲劳试验。试验环境为室温空气中。根据试验数据绘制两种材料的应力-循环(S-N)曲线,并通过拟合公式获得相应循环周次下的疲劳极限。对疲劳断口进行扫描电镜(SEM)观察分析,疲劳过程为裂纹源产生、扩展和断裂。     

Zr-4合金低周疲劳特性研究

研究了再结晶态Zr-4合金板材在室温和400 ℃下的低周疲劳特性.Zr-4合金在室温下的循环变形行为与应变幅有关,当应变幅小于0.8%时,表现为循环软化;应变幅大于0.8%时,表现为循环硬化.在400 ℃下均表现为循环硬化.合金在室温和400 ℃下,均遵循Coffin-Manson关系.在低应变幅下,室温的低周疲劳性能明显优于400 ℃下的低周疲劳性能,随着应变幅的增加,两者寿命趋于接近.用扫描电子显微镜观察分析了合金在室温和400 ℃下的疲劳断口特征.     

注入N离子改性的Ti-2Al-2.5Zr合金表面性能研究

往Ti-2Al-2.5Zr合金中注入能量为75 keV的N离子,注入剂量为3×1017/cm2和8×1017/cm2。75 keV N离子在Ti-2Al-2.5Zr合金的射程,借助TRIM 96程序计算的结果为1.2×10-7m。测试结果表明,Ti-2Al-2.5Zr合金的显微硬度随N离子注量的增加而升高,当注量为3×1017/cm2和8×1017/cm2时,Ti-2Al-2.5Zr合金的硬度分别升高260％和340％。注入后的样品用X射线衍射法及光电子能谱法进行分析。XRD衍射谱分析表明,Ti-2Al-2.5Zr合金有TiN新相生成。TiN相的生成被认为是Ti-2Al-2.5Zr合金显微硬度增加的主要原因。     

带内表面缺陷TA16管的高周疲劳性能研究

采用无损探伤方法,选取新旧2种工艺带内表面缺陷的TA16钛合金管管材进行轴向应力控制的高周疲劳试验。新工艺管内壁缺陷宽而平滑,旧工艺管内壁缺陷呈裂纹或锯齿状。超声检测结果表明,25%~90%的旧工艺TA16管的疲劳寿命在1×10~5次~6×10~5次;新工艺管材的疲劳寿命均在10~6次以上。分析表明,高周疲劳断口无法直接观察疲劳裂纹源,但裂纹扩展方向由管内壁向外壁发展,说明管的表面状态对材料的疲劳性能有一定的影响。     

考虑温度效应的钛合金钢低周疲劳行为研究

完成了在室温与３５０℃高温下国产新材料Ｔ４２ＮＧ和Ｔ２２５ＮＧ钛合金钢的拉伸与低周疲劳系列试验研究,获得了四个单调Ｒ－Ｏ本构模型和四个Ｍ－Ｃ寿命估算模型。以这些模型为基础,系统地研究了材料的循环强化与软化规律,研究了温度系数λσ、λ△σ和λＮｆ对材料静强度、循环强度和低周疲劳规律的影响效应。根据温度对寿命的影响系数λＮｆ与应变幅△ε／２呈线性规律这一重要发现,提出考虑了温度效应、用于高温低周疲劳寿     

锆-4的反复弯曲高周疲劳性能及其显微组织

测定了再结晶状态锆－４合金反复弯曲高周疲劳寿命曲线,得出其疲劳极限约为２５０ＭＰａ。疲劳试样用ＳＥＭ观察表明：锆－４表面为波纹状滑移特征。驻留滑移带、晶界是锆－４主要的疲劳裂纹萌生区域。疲劳变形亚结构的ＴＥＭ分析表明：｛１０１０｝柱面滑移与孪生是其主要的变形方式;锆－４典型的位错组态是两组或多组平行位错线。与纯锆相比,锆－４更易产生交滑移。     

Zr-Sn-Nb薄片合金高温低周疲劳行为

采用Zr-Sn-Nb合金薄片漏斗试样,完成了室温和500℃高温下的低周疲劳试验,提出基于漏斗根部节点轴向应变的疲劳损伤等效假设。根据有限元分析,建立了Zr-Sn-Nb合金室温和高温下薄片漏斗试样测试应变到漏斗根部轴向应变的转换模型。结合低周疲劳试验结果,建立了在室温和500℃高温条件下用于估算Zr-Sn-Nb合金疲劳寿命的Manson-Conffin模型。结果表明:Zr-Sn-Nb合金具有循环稳定性;高温严重影响了Zr-Sn-Nb合金低应变幅下的疲劳寿命,随着应变幅的增加,温度影响趋弱。     

Zr-4合金小试样高温疲劳行为研究

基于Zr-4合金漏斗薄片小试样,完成了室温和400℃高温下的等幅横向应变循环与应变疲劳试验.根据弹塑性有限元分析,建立了基于局部应变等效的应变换算方法,并结合实验结果,得到了估算Zr-4合金应变疲劳寿命的Manson-Coffin模型.结果表明:低应变幅下,Zr-4合金表现出循环软化特征;高应变幅下,Zr-4合金表现出循环强化特征.高温严重降低了低应变幅下Zr-4合金的疲劳寿命,随着应变幅增加,温度影响趋弱.分析表明,基于传统应变转换公式的M-C模型用于估算疲劳寿命偏于保守.     

N18锆合金的低周疲劳行为

在不同试验温度（室温～500℃）下,对N18合金进行了低周疲劳试验。试验结果表明：室温～300℃温区,合金表现为明显的循环软化;400、450℃时,合金逐渐呈现循环硬化,450℃时其硬化现象更为明显;500℃时则主要表现为循环饱和。随着温度的升高,疲劳寿命先增加后降低,300℃时疲劳寿命最高。低应变幅下,温度对疲劳寿命的影响更明显。通过疲劳断口SEM分析,室温下疲劳起源于单个裂纹源,疲劳裂纹扩展阶段的微观特征主要是疲劳条纹,局部区域出现轮胎状花样。在高温下为多裂纹源,大量二次裂纹的存在是高温疲劳断口的主要特征。     

T225NG钛合金在高温高压水质中的电化学行为

本文采用电化学测量方法测定了特殊换热器传热管用材料钛合金T225NG在高温高压不同氯离子浓度和不同溶解氧含量水质条件下的极化曲线,并探讨了钛合金T225NG在不同水质条件下的电化学行为和腐蚀机理.在本实验条件下钛合金T225NG的各阳极极化曲线没有出现活化区,但随着Cl-浓度和溶解O2浓度的增加,阳极极化曲线的维钝电流密度增大,钛合金的腐蚀增大.当Cl-＜0.005mg/L时,钛合金T225NG的阳极极化曲线只有一个电位区间氧化膜形成区A段;而当Cl-≥0.02mg/L时,各阳极极化曲线则存在两个电位区间A段和B段.