难溶结晶相对7020铝合金型材疲劳行为的影响EI北大核心CSCD

采用疲劳强度及裂纹扩展测试、扫描电镜和电子背散射衍射等方法研究难溶结晶相分布特征对7020铝合金型材疲劳行为的影响。结果表明:合金中直径小于2μm的难溶结晶相占比较大,且数量较多;当直径大于4μm的难溶结晶相较少时,疲劳强度可达113.3 MPa,比含较多大尺寸难溶结晶相的合金疲劳强度高16.4%。当应力强度因子ΔK=10 MPa·m1/2时,含较多大尺寸难溶结晶相比含密集且细小的合金裂纹扩展速率快21.0%。直径在3~17μm的粗大难溶结晶相在疲劳循环中因自身开裂或与基体界面脱粘而易形成裂纹源,其中直径在3~7μm之间的难溶结晶相加速疲劳裂纹扩展的频率最高。尺寸细小的难溶结晶相能均匀分散应力,增加裂纹断面粗糙度,提高合金疲劳性能。难溶结晶相也能影响合金再结晶程度和晶界特征,再结晶分数和大角度晶界降低时可以提高疲劳裂纹扩展抗力。     

晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用

测定了GH4738合金在650、700、750及800℃空气环境下的疲劳裂纹扩展速率da/d N-ΔK曲线及疲劳裂纹扩展寿命a-N曲线,得出了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响规律,并结合组织性能、疲劳特征、高温及室温下晶界氧化情况等分析了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,随着温度升高,GH4738合金的疲劳裂纹扩展速率(FCGR)增加,合金的断裂方式由沿晶和穿晶混合型断裂向完全沿晶断裂转变;在初始应力强度因子幅度DK为40 MPa·m1/2、晶粒尺寸为30~40 mm时,合金的疲劳裂纹扩展寿命在650~700℃内显著下降,存在一个温度敏感区间,其原因并不是材料的组织和力学性能的变化,主要是高温下的氧化作用所致;O通过裂纹尖端、滑移带间接进入晶界或O直接渗入晶界的方式,与晶界处的活性元素Co、Ti、Al反应生成脆性氧化物,从而降低了晶界强度,使合金的抗疲劳性能显著下降。     

7475-T7351铝合金厚板的疲劳性能

通过金相显微镜(OM)、取向分布函数(ODF)及扫描电镜(SEM)研究25 mm厚7475-T7351铝合金板材的疲劳性能和裂纹扩展速率。结果表明:板材的疲劳强度存在各向异性,横向疲劳强度为300 MPa,纵向疲劳强度为310 MPa,疲劳寿命均大于1×107 cycle。板材在Kt=1、应力比R=0.1和应力强度幅度?K=30 MPa·m1/2条件下,纵向疲劳裂纹扩展速率da/d N为2.73×10-3~4.41×10-3 mm/cycle,横向疲劳裂纹扩展速率da/d N为5.76×10-3~8.22×10-3 mm/cycle。疲劳裂纹主要在次表面的含O、Na、Cl非金属夹杂物处及粗大第二相处萌生,在疲劳裂纹扩展区可观察到大量疲劳条带,在瞬时断裂区,断口呈小韧窝和解理断裂的混合形貌。     

GH4742合金疲劳裂纹扩展行为

研究GH4742合金在室温、700℃及750℃的疲劳裂纹扩展行为。分析温度和应力强度因子对疲劳裂纹扩展寿命与速率的影响,利用扫描电镜观察不同温度下的疲劳裂纹扩展断口。采用背散射电子衍射(EBSD)技术分析合金裂纹扩展的晶体学机制。结果表明,随着温度的升高,合金的裂纹扩展寿命降低,裂纹扩展速率增加,沿晶断裂特征更明显。应力强度因子越大,裂纹扩展速率越大。在原始大变形晶粒中裂纹以穿晶方式沿着小角度晶界扩展,裂纹扩展到再结晶晶界时以沿晶扩展为主,其扩展方式取决于相邻晶粒的面间角和取向差。     

2524铝合金不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为

研究了不同应力比(R=0.1,0.2,0.3,0.5)对2524-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率的影响,并结合扫描电镜(SEM)下裂纹的断口形貌特征进行了分析。结果表明:应力比R对疲劳裂纹扩展寿命和速率存在明显影响,在恒定最大载荷条件下,应力比越小则裂纹扩展寿命越短;当应力强度因子范围△K相同时,应力比越大,裂纹扩展速率da/dN越快。利用Paris公式对数据进行回归分析,da/dN-△K曲线呈收敛趋势,进一步采用Elber模型进行拟合,从裂纹闭合的角度解释了应力比R对裂纹扩展速率的影响,结果表明该模型能够较好地描述2524-T3铝合金在不同应力比下的疲劳特性。疲劳断口呈现出早期裂纹扩展、稳定扩展和快速扩展3个阶段,不同应力比下,疲劳辉纹间距和二次裂纹数量存在明显差异。     

含铒铝合金显微组织对疲劳裂纹扩展的影响

对含铒铝合金板材进行了不同的热处理,分析了各板材的显微组织对疲劳裂纹扩展和力学性能的影响。结果表明:晶粒的长/径比越小,板材的疲劳裂纹扩展速率越慢;且随着疲劳裂纹扩展速率的降低,裂纹宽度增加且裂纹路径曲折;稀土元素Er的加入,在合金中形成Al_3(Er,Zr)第二相粒子,其强烈地钉扎位错,阻碍位错运动,以减少位错在晶界处的聚集产生的应力集中,降低板材的疲劳裂纹扩展速率。     

T6态ZM51变形镁合金的高周疲劳行为

以工业化挤压生产大截面尺寸的ZM51镁合金为研究对象,测试挤压态和T6态合金沿挤压方向(ED)的静态力学性能,并在应力比R=-1的条件下,研究T6态ED试样的高周疲劳行为。结果表明:T6处理后,ED试样的拉伸和压缩强度均得到提升,但伸长率大幅降低,压缩屈服强度的提高幅度远低于拉伸屈服强度的,合金拉压屈服不对称性增加。T6态ZM51镁合金循环周次为1×10~7时的疲劳极限为103 MPa,约为其抗拉强度的30%。发生在裂纹尖端塑性区内的"拉伸孪生-退孪生"是主要的疲劳损伤机制。合金疲劳裂纹的萌生位置以试样表面附近的孪晶界为主,疲劳裂纹穿晶路径扩展。疲劳断口两侧存在覆盖整个断口的针状孪晶层,应力越大,孪晶层厚度越小,而单个晶粒内的针状孪晶的数量越多,且间距越小。     

应力比对Mg-3Al-2Sc合金疲劳行为的影响

在不同应力比条件下对热挤压变形的Mg-3Al-2Sc合金进行了疲劳试验,分析了应力比对合金裂纹扩展行为和断裂机制的影响。结果表明:在应力幅Δσ=60 MPa时,随应力比的增加,Mg-3Al-2Sc合金疲劳寿命显著降低,裂纹扩展速率提高。在裂纹萌生区和扩展区疲劳断裂机制主要表现为解理断裂,而在瞬断区主要表现为准解理和沿晶断裂的复合断裂机制。     

600 MPa 级冷压桥壳钢 CGHAZ 组织性能及抗疲劳特征

为优化600 MPa级冷压桥壳钢的成分与组织性能,进一步提高车桥的疲劳服役寿命,利用热模拟试验机预制了桥壳钢的焊接热影响粗晶区(CGHAZ)组织,采用示波冲击法得到了CGHAZ的冲击韧性,通过维氏硬度计考察了CGHAZ的组织软化特征,通过电液伺服疲劳试验机测试了CGHAZ的疲劳裂纹扩展速率,利用激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)、高温激光显微镜(HTLM)、扫描电子显微镜(SEM)以及电子背散射衍射(EBSD)研究了CGHAZ的组织演变,M/A的形态,大角度晶界分布和疲劳二次裂纹的扩展及其走向. 结果表明,采用Nb-V成分体系的桥壳钢脆韧转变温度低于?20 ℃. 当t_8/5 ≤ 15 s时粗晶区组织不发生软化且疲劳二次裂纹在大角度晶界处发生明显偏转,其疲劳裂纹扩展速率相对Mn-Ti系和Ti-Nb系最低.     

FATIGUE CRACK GROWTH FOR Ti-6Al-4V ALLOY IN WATER

用断裂力学方法研究了Ti-6Al-4V合金退火板材在蒸馏水中的疲劳裂纹扩展,测定了疲劳裂纹扩展速率dα/dN同应力强度因子幅度△K,温度和频率的关系。同时进行了空气中的对比疲劳试验。并用扫描电镜观察了疲劳断口形貌。实验表明,疲劳裂纹的扩展在水中比在空气中快。其扩展速率随温度升高而降低,随频率降低而增加。在10Hz频率下裂纹扩展速率同温度的关系可表示为(dα/dN)=Ae~(Q/RT)(△K)~(2.7),其中Q=6.2kJ/mol。疲劳断裂面上的延性条纹和裂隙条纹同载荷循环有近似一一对应关系;而脆性条纹的间距则比相应的宏观扩展速率大几倍。本文认为,水中疲劳裂纹扩展的加快,是水同钛合金裂纹表面的反应产生的氢所造成的;温度和频率对疲劳裂纹扩展速率的影响,可以用应变感生氢化物机制得到说明;进而提出,应变感生氢化物的形成是裂纹扩展的速率控制过程。     

基于Fatigue Advisor的冲压模具零件疲劳分析的研究

通过实例介绍了应用Fatigue Advisor模块完成冲压模具零件疲劳分析的基本流程、操作方法、数据分析与评价等。为解决冲压模具零件的疲劳分析,提供了一种可供借鉴的方法。     

疲劳短裂纹扩展中的混沌现象

在低周疲劳的短裂纹扩展中 ,利用非线性动力学理论 ,分析 Hobson的短裂纹扩展公式 [1 ] ,发现在一定条件下会出现分岔、混沌现象。计算机模拟试验显示 ,在混沌区域内 ,即使初始裂纹尺寸相差很小 ,在经过若干次的应力循环后 ,两者之间会相差很大。如果假设裂纹是以单裂纹穿晶形式扩展 ,发现参数在许多取值区间会发生分岔、混沌现象。由此可知 ,短裂纹扩展的分岔和混沌 ,是导致疲劳试验结果分散性大的原因之一。     

Gerber抛物线在疲劳可靠性设计的应用研究

本文介绍了国际上五种简化疲劳极限应力(σm-σn)图,分析了Good man图、简化疲劳极限折线图、Soderberg直线图、Биргер抛物线图和Gerber抛物线图应用特点,针对其中之一的Gerber抛物线在可靠性强度计算中的疲劳极限的均值和标准差的计算,与实验数据比较符合,并对比折线方程的优点加以分析说明,为可靠性设计研究奠定了理论基础。     

Fatigue damage generation in ECAPed oxygen free copper

In order to understand the fatigue damage generation of ultra-fine grained copper, rotating bending fatigue tests were carried out. After the 4 and 8 pass of ECAP (equal channel angular pressing) with B_c route, grains with about 300 nm diameter were formed. The damage profile of fatigued surfaces between annealed pure copper and ECAPed one had substantial difference in morphology was observed. To clarify the formation process of surface damage, morphological change in surface caused by cyclic stresses was monitored successively by using optical microscope. It was found that the surface damages for the ECAPed copper propagated along the projected direction of shear plane in ECAP process.     

300M钢疲劳热耗散的试验研究

研究了300M钢疲劳损伤过程中的热耗散和温度演化规律,测试了300M钢在热处理和未经热处理状态下力学性能和疲劳性能。试验结果显示:经过热处理的300M钢其拉伸性能和疲劳性能都有显著提高,且在拉伸以及疲劳损伤过程中,温度升高更为明显。两种处理方式的试件显现出不同的热耗散规律。根据疲劳损伤过程中温度演化规律估算了疲劳极限σ-1,与试验值吻合很好,为快速确定300M钢的疲劳极限提供了一个方法。     

涡流检测在飞机疲劳试验中的应用

通过理论分析和试验研究,探讨疲劳裂纹涡流检测在飞机机翼和机身组合体疲劳试验过程中的应用。     

电刷镀Fe-Re对20CrMnTi钢疲劳性能的影响

通过20CrMnTi钢经电刷镀Fe-Re、电刷镀Fe和离子硫碳氮共渗处理的对比试验,分析了其疲劳前后的硬度变化、疲劳断口形貌、疲劳源的位置和过渡层的强度等问题.结果表明,20CrMnTi钢经Fe-Re电刷镀可显著提高弯曲疲劳强度,比电刷镀Fe和离子硫碳氮共渗分别提高了9.9%和21.9%,增加了刷镀层的厚度,提高了过渡层强度,并使疲劳源位置向心部推移,从而有效地增强了20CrMnTi钢的疲劳强度和超负荷持久性.     

Fatigue mechanics of WC–Co cemented carbides

The fracture and fatigue behavior of a fine-grained WC–10 wt% Co hardmetal is investigated. Mechanical characterization included flexural strength and fracture toughness as well as fatigue limit and fatigue crack growth (FCG) behavior under monotonic and cyclic loads, respectively. Considering that fatigue lifetime of cemented carbides is given by subcritical crack growth of preexisting defects, a linear elastic fracture mechanics (LEFM) approach is attempted to assess fatigue life–FCG relationships for these materials. Following the experimental finding of an extremely high dependence of FCG rates on the applied stress intensity for the hardmetal studied, the LEFM analysis is concentrated, from a practical design viewpoint, on addressing the fatigue limit–FCG threshold correlation under infinite fatigue life conditions. Thus, fatigue limit associated with natural flaws is estimated from FCG threshold experimentally determined for large cracks under the assumptions that (1) similitude on the FCG behavior of small and large cracks applies for cemented carbides, and (2) critical flaws are the same, in terms of nature, geometry and size, under monotonic and cyclic loading. The reliability of this fatigue mechanics approach is sustained through the excellent agreement observed between estimated and experimentally determined values for the fatigue limit under the different load ratios investigated.     

铸造镁合金疲劳研究现状

归纳了典型铸造镁合金的疲劳强度和疲劳寿命研究现状,介绍了铸造镁合金疲劳裂纹的萌生及扩展机制,以及基体组织、晶粒尺寸、第二相、铸造缺陷和工作环境等多种因素对镁合金疲劳性能的影响规律,总结了提高镁合金疲劳性能的方法,最后对铸造镁合金疲劳方面的研究进行了展望。     

加钛方式及钛含量对A356合金的低周疲劳性能的影响

研究了不同加钛方式和钛含量对A356合金低周疲劳性能的影响，结果表明A356合金的循环硬化行为对合金的加钛方式和钛含量敏感。钛含量为0．14％的合金总是比钛含量为0．10％的合金具有更高的循环硬化率。在低应变时两种加钛方式的循环硬化行为类似，在高应变时电解加钛合金表现为类似“饱和”的准稳定形变状态，而熔配加钛合金表现为持续的循环硬化行为。疲劳寿命仅对含钛量敏感，钛含量为0．10％时合金的低周疲劳寿命要优于钛含量为0．14％的合金。但是加钛方式对疲劳寿命的影响很小，如果钛含量相近，则两种加钛方式合金的低周疲劳寿命差别不大。