温度因素对LY-12CS铝合金△K_(th)及da/aN的影响

本文用中心缺口拉伸试样(CCT试样)在空气介质中测试了LY-12CS铝合金从室温到250℃的疲劳门坎值△K_(th),以及200℃三种载荷比(R=0,0.33,0.67)条件下门坎值以上的裂纹扩展速率da/dN。结果表明: (1)在试验的温度范围内,随着温度的升高,门坎值△K_(th)也随着升高; (2)在250℃以下升高温度并不提高裂纹扩展速率da/dN,而是降低了da/dN。在三种载荷比条件卜,△K从7～12kg/mm~(3/2),室温的da/dN是200℃的1～3倍。     

钢的屈服强度及平面应变断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率之关系的经验表达式

测定了5CrNiMo 及3Cr2W8V 钢的疲劳裂纹扩展速率 da/dN。讨论了钢的屈服强度σ_s 及平面应变断裂韧性 K_(1C)和 da/dN 之间的关系,提出了经验表达式:da/dN=A·(△K)~2/E·σ_s·(K_(1C)-K_(max))。根据一种热处理状态下的 da/dN/△K 关系便可计算获得同种钢在其它热处理状态下的 da/dN 值。     

温度对TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响

对TC4-DT损伤容限型钛合金在150℃,25℃下的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了测试,给出了扩展速率和应力强度因子幅值△K之间的关系曲线.用SEM对2种温度下断口形貌进行了观测,实验结果表明,150℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的疲劳裂纹扩展速率,25℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的门槛值;稳态扩展区解理断裂和条带循环机制共存,150℃的da/dN试样中的疲劳辉间距比25℃试样细;快速扩展区的断口形貌呈韧窝型静载断裂特征,150℃的da/dN试样中的韧窝比25℃试样深.     

金属疲劳裂纹初期扩展的特征及其影响因素

本文回顾了各种金属及合金在门坎区附近的疲劳裂纹扩展的机制和特徵。 根据一系列试样和结构的微观断口金相分析的结果表明,在近门坎区产生的占主导的断口形态是小平面或河流花样。对于不同金属与合金小平面的方位与晶体点阵结构的相互关系,用滑移型和层错能进行描述,在非轴向载荷下,曾提出一个更为普遍的疲劳裂纹扩展特性。 在本文中,对于板状及缺口试样的疲劳极限和门坎值的相互关系以及短裂纹的疲劳裂纹扩展机制也一起进行了评述,短裂纹的裂纹扩展行为可以一般地表达为: △K_(th)=f(a)△σ_(th)(πa)~(1/2)式中,f(a)为裂纹长度与试样几何形状的函数。 本文对应力比、显微组织、环境对在门坎区附近疲劳裂纹扩展行为的影响也进行了回顾,曾提出产生裂纹闭合效应的“氧化物诱发”及“粗糙度诱发”的概念,可以用来解释结构材料中上述因素对在近门坎区疲劳裂纹扩展行为的影响。     

挤压SiCw／LD2复合材料的疲劳裂纹扩展

本文测量了挤压19％(Vol)SiCw/LD2复合材料疲劳裂纹扩展的门槛值ΔK_(th)和扩展速率da/dN。并在扫描电镜下观察了疲劳断口形貌。结果表明,复合材料在门槛值附近和中速扩展区的疲劳裂纹扩展抗力高于基体材料LD2合金。复合材料纵向试样于170℃时效后的疲劳裂纹扩展抗力高于150℃时效,疲劳裂纹扩展扩展过程包括不在一个面内的微裂纹长大和联接这些微裂纹的(Ⅰ+Ⅱ)复合型裂纹的扩展。与裂纹相垂直的晶须有效地阻碍了微裂纹的长大。     

30CrMnSiA钢在盐雾腐蚀条件下疲劳裂纹扩展的初步研究

本文用断裂力学的方法对30CrMnSiA结构钢在盐雾介质和室温空气下的疲劳裂纹扩展特性进行了初步研究。 用紧凑拉伸试样,在应力强度因子△K=70～200kg/mm~3/~2范围内,其试验结果表明:试验初期,盐雾介质中的裂纹扩展速率比室温空气中的要高,并随着试验频率的降低而急剧增加,这种情况通常是氢脆机制造成的。当盐雾介质中的试验进行到20～40小时以后,由于裂纹表面腐蚀产物的堆积,裂纹扩展速率逐渐减缓,甚至低于室温空气下的da/dN曲线。在试验的最后阶段,由于应力强度因子幅值的增大,上述两种介质中的裂纹扩展速率趋于接近。     

各种高强度钢在海水中的腐蚀疲劳开裂

对 HT80,Hy140,Hy180,Hy240,HP9-4-20,pH13-8Mo 以及18Ni(200)马氏体时效钢测定了在空气中(16.7赫兹)和海水中(0.167赫兹)的疲劳裂纹扩长速率(da/dN)_(air)和(da/dN)_(cor)。采用的应力比 R=0.10和0.50。用(da/dN)_(cor)/(da/dN)_(air)的比率γ_(0.167Hz)作为评定海水对疲劳裂纹扩展的影响程度。所得结果如下:(1)615℃回火的 Hy140钢和 HP9-4-20钢的γ_(0.167Hz)值较低。(2)全部试验用钢在 R=0.10时,⊿K=50～100公斤/毫米3/2γ_(0.167Hz)获得最大值。在⊿K<20～40公斤/毫米~(3/2)和⊿K>250公斤/毫米~(3\2)时,海水对疲劳裂纹扩展速率没有影响。(3)在较低裂纹扩展速率下,γ_(0.167Hz)取决于 K_(max)和⊿K,而在较高裂纹扩展速率下则取决于⊿K。γ_(0.167Hz)的最大值决取于K_(max)。(4)得到18Ni(200)马氏体时效钢的γ_(0.167Hz)和脆性断裂的断口率之间有良好的对应关系。     

恒幅载荷下疲劳裂纹扩展速率试验的数据处理及寿命估算的ALGOL程序

本文叙述了疲劳裂纹扩展速率试验数据处理的ALGOL计算程序。 本程序有下列几个特点:用七点递增多项式法对裂纹长度a与循环数N的数据进行拟合,并对ASTM E647—78T中推荐的FORTRAN程序做了一些改进;可用Paris公式或Forman公式对紧凑拉伸试样(CT)或中心穿透试样(CCT)的数据进行处理;能按照线弹性判据自动筛选数据;对实验有效性检验,采用表征da/dN数据分散度的可变因子VF,VF=exp(4s),s为剩余标准离差;给出置信度为95％的概率分散带。 本程序计算结果,可列表打印以下参数:a,N;△K,da/dN;材料常数C,n(或m);[(1—R)K_c-△K]da/dN,△K;以及带裂纹试样的寿命估算值等等。 大量的实践表明:本文推荐的ALGOL计算程序,是处理分析疲劳裂纹扩展速率试验数据的简便而有效的好方法。     

疲劳裂纹扩展门坎值的预测

根据裂纹尖端范性钝化临界条件的分析和应力比R对金属疲劳裂纹扩展的影响,得出计算应力强度因子范围门坎值的一般公式: △K_(th)=Eε_f((2πρ_(min))~(1/2))(1—R)~γ 式中ρ_(min)为柏氏矢量的绝对值,|B|,由上式得到的计算值与实验结果是基本相符的。     

铁素体不锈钢的疲劳裂纹扩展

本文用线弹性断裂力学法研究了 AISI409与18Cr—Nb 铁素体不锈钢在 25～649℃ (77～1200°F) 空气环境下的疲劳裂纹扩展 (FCP) 行为。疲劳裂纹扩展速率 (da)/(dN) 满足 Paris 关系:(da)/(dN)=C(⊿k)~n。室温下应力比 (R) 对(da)/(dN)的影响在低⊿k下较为敏感。(da)/(dN)随温度的提高和加载频率的减小而增加,但对18Cr—Nb,475℃(885°F)下的(da)/(dN)却高于538℃(1000°F)下的(da)/(dN),这与含Cr量高于15％时的475℃脆性有关。文中还测定了室温与高温下的材料常数c与n值。并对疲劳裂纹扩展机理进行了探讨。     

HY-130钢在3.5%NaCl溶液中的短疲劳裂纹扩展

使用带有长度为0.4～2.5mm单侧裂纹的短裂纹试样在空气和3.5％NaCl溶液中进行了HY-130钢的疲劳裂纹扩展试验。发展了用直流电位差法连续检测短裂纹扩展。通过对长裂纹(长度大于10mm)的裂纹扩展速率与应力强度因子幅值(△K)之关系的比较,研究了在疲劳裂纹扩展中裂纹尺寸的化学诱发效应。一个长度为0.4mm的裂纹被认为是微观组织及力学意义上的长度,它在空气中呈现出与长裂纹相同的da/dN-△K关系,在3.5％NaCl溶液中,这种长度的裂纹比长裂纹扩展约快一倍。裂纹长度达1.1mm时,扩展速率与长裂纹的da/dN-△K曲线吻合,且根本不受应力幅值及应力比的影响。根据介质种类的输送方式,讨论了电化学裂纹模型。     

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。     

应力比对GC-4钢疲劳裂纹扩展速率影响的探讨

一、前言 疲劳裂纹扩展速率(da/dN)不仅是表征材质抗疲劳断裂性能的重要指标,而且是损伤容限设计必不可少的基本参数。本文是按线弹性断裂力学理论,主要讨论恒幅疲劳裂纹扩展速率在10~(-2)～10~5mm/cycle范围内所受应力比R的影响。我们在完成的《航空金属材料疲劳裂纹扩展速率数据汇编》中对七种材料、23种状态各测试了三种不同R的da/dN,得到了一些有意义的结果,为工程设计提供了部分依据。     

人工海水中结构钢在不同电位、裂纹深度和加载频率下的慢速腐蚀疲劳裂纹增长

为了得到海水中钢的慢速腐蚀疲劳裂纹增长的实验数据,业已建立了一种对十二条裂纹同时进行研究的专用技术设备和试验程序。研究注重于对试验条件加以选择和控制,典型条件有BS436050D钢,t=12℃,应力比R=0.02—0.06。本文主要结果以裂纹扩展速度da/dN的形式给出,da/dN以10~(-7)～10~(-5)毫米/周次的低da/dN范围内的应力强度幅△K的函数的形式表示,对这些结果进行统计处理并评价了各种参数的意义。本文已经指出了与空气比较人工海水的显著影响,并说明了电化学电位和裂纹深度的重要影响,据本研究所得结果表明,对于浅裂纹,各种腐蚀条件可最大地增大裂纹增长率,同时,通过阴极保护又可最有效地减小裂纹增长率。本文指出,就这些影响来说,对初始裂纹深度a=1—3毫米和初始裂纹深度a=3—7毫米这两种裂纹是迥然不同的。在本研究中未明显地揭示在10和60周/分的两种加载频率下以及-800和-1100毫伏的不同电位下裂纹增长率的可能差异。虽然在所研究的范围内,这些差异似乎是小的,但特别低的电位和不同频率的通常影响是很重要的,因而应在将来的工作中予以校核。未来的工作,也应进一步研究较高R值和其它参数之影响。     

基于小裂纹理论的铸造钛合金ZTC4疲劳寿命预测

铸造钛合金ZTC4在飞机和航空发动机上应用日益广泛.深入研究ZTC4疲劳全寿命预测方法,旨在为航空构件的损伤容限设计和寿命预测探索新的途径.本文以宏观和微观结合的手段,采用板材试样的高周疲劳试验、中心裂纹试样的长裂纹扩展试验和扫描电子显微镜(SEM)的断口分析等三种试验,研究了ZTC4在室温恒幅载荷条件下的疲劳断口特征和裂纹扩展行为;对引起疲劳失效的主要原因-材料初始缺陷(夹杂或气孔)进行了定量表征;基于Newman裂纹闭合模型建立了ZTC4长裂纹的(da/dN)-△Keff基线数据;通过对平板内埋椭圆裂纹的断裂力学分析,从基于微观结构和断口分析统计确定的初始缺陷尺寸出发,对ZTC4在恒幅载荷条件下两种应力比的疲劳全寿命进行了预测和实验验证,得到了具有较好学术意义和工程应用价值的研究结果.     

Ti-15-3合金疲劳裂纹扩展的研究

一、前言 随着宇航技术的发展,对航天气瓶的使用压力、容量比及安全性提出了更高的要求。美国80年代初开发研制的新型β钛合金Ti-15-3以其优良的冷成形性及时效后的高强度引起国际宇航界的关注,并已被认为是制造宇航压力容器较为理想的材料。裂纹扩展性能对于宇航结构件的寿命估算是一项重要的设计参数,用疲劳裂纹扩展速率da/dN和应力强度因子门坎值△K_(th)评价气瓶材料的安全可靠性是必要而科学的。本文研究了不同强度水平Ti-15-3合金的疲劳裂纹扩展(FCP)特性,并与Ti-6Al-4V合金进行了比较。 一、试验 1.材料及试样制备 FCP试验用材取自2.5mm厚的Ti-15-3合金板材,合金的名义成分为Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al,表1列出了Ti-15-3合金经不同热处理后的室温拉伸性能。     

QStE380TM SEW092钢疲劳性能研究

对QStE380TM SEW092材料进行疲劳试验,得到了应力-寿命曲线,当σ＞σ0.1时,N＝6.722×1041×σ-13.196,σ0.1＝335MPa;得到了应变疲劳特性△σ/2＝919(2Nf)-0.0923,△εp/2＝L 08(2Nf)-0.7599,△σ/2＝912(△εpp/2)0.1204.其裂纹扩展速率为当da/dN≥5×10-5mm/周,da/dN＝L 041×10-9(△K)3.3012;当da/dN＜5×10-5mm/周,da/dN＝3.747×10-12(△K)6.8595.     

K5定向合金高温低周疲劳裂纹扩展速率的研究

本文件对国产K5定向凝固、普通铸造合金,分别在700和950℃空气介质中,用电位法测定了低周疲裂劳纹扩展速率,并分别用线弹性断裂力学参量△K和弹塑性断裂参量△J对其实验结果进行了处理,结果表明: 1.K5合金的高温低周疲劳裂纹扩展速率da/dN可以用应力强度因子范围△K来表征。 2.定向和普通铸造K5合金700℃的da/dN,前者略低于后者,而950℃时,前者明显地优于后者,当△K从80增至150kg·mm~(-3/2)时,约低2.3至3.7倍。 3.700和950℃下出现1毫米长时的裂纹形成寿命N_i,定向的均比普通铸造的长,分别的为1.4和4倍。     

6061-T6 铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展

目的研究6061-T6铝合金激光焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并分析裂纹扩展的影响因素。方法利用光纤激光器,焊接尺寸为150 mm×100 mm×4 mm(焊接方向、横向、熔深方向)的6061-T6铝合金,采用SE(B)三点弯曲疲劳裂纹扩展试验并利用连续降K法,分别在空气和人工海水中进行疲劳裂纹扩展试验,通过使用金相显微镜(OE)和扫描电子显微镜(SEM),对金相结构进行观测分析。结果同样工艺参数的焊接接头,在海水中疲劳裂纹门槛值(4.063 016 MPa·m~(0.5))大于空气中的门槛值(3.479 166 MPa·m~(0.5));在疲劳裂纹扩展中速区(da/dN10~(-5) mm/cycle)时,海水焊接接头疲劳裂纹扩展速率大于空气中的,低速区(da/d N10~(-5) mm/cycle)则小于在空气中的。结论成形良好的焊缝、晶粒细小的焊缝组织有助于接头疲劳裂纹扩展性能的提高;中速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏大,主要是由腐蚀条件下焊缝裂纹尖端阳极溶解和交变载荷共同作用导致;低速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏小,主要原因是腐蚀产物堆积于疲劳裂纹扩展尖端,产生较强裂纹闭合效应。     

显微组织对Ti-6Al-4V ELI合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织对疲劳裂纹扩展速率的影响.用金相显微镜对不同热处理制度下该合金α和β转变组织的变化进行了观察分析.采用MTS-810低周疲劳试验机测试合金的裂纹扩展速率.通过Origin 6.0软件对数据进行处理并绘制裂纹扩展速率(△a/△N)与应力强度因子幅△K的关系曲线.结果表明:在Pairs区范围内,疲劳裂纹扩展速率对双态组织中初生α相含量的多少不敏感,而在近门槛区和快速扩展区,裂纹扩展速率对组织比较敏感;在本实验研究的条件下,细针编织状魏氏组织的da/dN<平直状片层组织的da/dN<双态组织的da/dN.