镍基单晶高温合金530 ℃低周疲劳性能及断裂机制

对镍基单晶高温合金在530℃的低周疲劳断口及断裂损伤机制进行研究。结果表明：在530℃时,单晶高温合金低周疲劳裂纹一般萌生于试样表面、亚表面或内部。亚表面存在铸造缺陷时裂纹从缺陷处起源。在大应变幅（>0.85%）条件下,合金在疲劳循环过程中表现出明显的循环硬化行为,应变幅低于0.85%时循环应力响应曲线基本趋于稳定。镍基单晶高温合金主要通过滑移产生变形,在530℃合金主要通过八面体滑移机制进行断裂,主滑移系为{111}<110>。分析断口特征可知,断口在源区附近未见明显塑性变形,稳定扩展区可见疲劳条带特征,快速扩展区在滑移台阶处存在大量交叉滑移带。通过电子背散射衍射分析发现,不同滑移面交界处的断口表面存在明显塑性变形,靠近断口表面的γ基体及立方γ’相变形严重。该温度下疲劳断口表面未见明显氧化特征。     

Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳行为

通过室温低周疲劳(LCF)试验研究了Cu-Cr-Zr合金的低周疲劳性能和循环变形行为,利用电子背散射衍射、透射电镜和扫描电镜分别分析了合金循环变形前后的微观结构和疲劳断口。结果表明:Cu-Cr-Zr合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的循环周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式表示。Cu-Cr-Zr合金在高外加总应变幅(Δε_t/2=0.6%)的疲劳变形后期会出现循环硬化现象,循环变形组织为位错墙、位错团簇、亚结构胞状组织的混合结构,并且观察到了孪晶的形成。此外,所选材料在外加总应变幅为0.4%时的疲劳断口呈现多疲劳源特征,疲劳裂纹扩展区中观察到了大量的撕裂棱、韧窝、以及犁沟。     

600 ℃时钛合金高温低循环疲劳行为及其微观机理

研究近α型TG6钛合金盘锻件双态组织在600 ℃不同应变幅条件下的低循环疲劳行为,总应变幅△εt/2控制在±0.6%～±1.5%,应变比R＝-1,采用三角波方式加载.结果表明:600 ℃低循环疲劳条件下,随着总应变幅的增加,循环峰值应力smax提高,而疲劳寿命Nf下降;对于TG6钛合金盘锻件双态组织,存在一个循环软化/硬化的总应变幅临界值(△εt/2)c,约为±1.0%,当总应变幅高于此值,表现为循环硬化行为,而低于此值时,则表现为循环软化行为;在所有应变幅条件下,疲劳裂纹均为多源萌生模式,600 ℃低循环疲劳变形行为主要受α晶粒内位错的平面滑移所控制,位错平面滑移集中的结果是最早在α晶粒内萌生疲劳裂纹;随着疲劳测试温度的提高,不同滑移系上位错滑移的临界分切应力的差别缩小,促进位错交滑移的进行.     

工业纯锆的低周疲劳特性及寿命预估

通过轴向对称应变控制法对工业纯锆的低周疲劳性能进行研究，讨论了工业纯锆的循环应力-应变响应、软硬化特性、累积滞后规律、疲劳寿命以及塑性应变能的影响。结果表明：在总应变幅大于0.5%时工业纯锆均表现出循环硬化；工业纯锆疲劳寿命满足Basquin-Coffin-Manson经验关系式，其过渡寿命为1548周；利用塑性应变能对疲劳损伤进行了有效评估，总应变幅度越低，滞回曲线面积越小，即塑性应变能越低，疲劳寿命越长；疲劳断口呈现明显的疲劳辉纹特征，随总应变幅的增加疲劳辉纹的数量减小宽度增加。     

挤压态AZ31镁合金的疲劳行为研究

通过外加总应变幅控制的疲劳试验和断口形貌分析,确定了挤压态AZ31镁合金的循环应力响应行为、循环变形行为、疲劳寿命行为和疲劳断裂机制。结果表明,在外加总应变幅控制的疲劳加载条件下,挤压态AZ31镁合金呈现明显的循环应变硬化现象和拉-压不对称循环变形现象,其弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述,断口上的疲劳裂纹的萌生和扩展均以穿晶模式进行。     

2195铝锂合金的温热低周疲劳行为和疲劳寿命预测（英文）

为研究2195铝锂合金在温热条件下(100和200℃)的低周疲劳行为，首先进行应变控制的低周疲劳试验。结果表明，合金的起始和中值寿命滞回环均呈现中心对称特征。在100℃、应变幅值为0.6%条件下的循环应力响应曲线表现出完全循环硬化特征，而其他条件下的循环应力响应曲线均呈先循环硬化、然后循环软化的循环特征。随后，采用多种低周疲劳寿命预测模型对2195铝锂合金疲劳寿命进行评价。结果表明，基于总应变能密度的寿命预测模型具有最佳的预测精度。最后，为揭示2195铝锂合金的疲劳断裂机理，对不同试验条件下合金的疲劳断口进行观察。结果表明，在100℃、应变幅值为0.6%的条件下，合金断面上的疲劳条纹十分明显，但随着试验温度和应变幅值的升高，合金断面上的疲劳条纹逐渐弱化。在温度为200℃、应变幅值为1.0%条件下的疲劳断口呈明显沿晶断裂特征。     

压铸态Mg-7Al-0.5Y合金的低周疲劳行为

研究了压铸态Mg-7Al-0.5Y合金在全反向总应变模式控制下的低周疲劳行为。结果表明,在所采用的不同外加总应变幅下,压铸态Mg-7Al-0.5Y合金均可呈现循环应变硬化,且在0.9%的外加总应变幅下,合金在疲劳变形期间发生了动态应变时效;合金的弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别由Basquin和Coffin-Manson描述。断口形貌的扫描电子显微分析揭示,低周疲劳加载条件下,对于压铸态Mg-7Al-0.5Y合金而言,疲劳裂纹以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展。     

不同应变幅下高锰钢的低周疲劳性能研究

对铸态高锰钢(120Mn13)进行了常温拉伸及低周疲劳试验,研究了试样在拉伸变形中的动态应变时效,在拉压疲劳变形过程中的循环应力应变行为、循环硬化软化行为及裂纹扩展行为等。结果表明：在拉伸曲线中发现了代表动态应变时效作用的峰状低频A型锯齿和波纹状高频B型锯齿。在不同应变幅下的低周疲劳实验中,试样均先循环硬化,后循环软化直至断裂。随着应变幅的增加,其最大循环拉应力逐渐增加,疲劳寿命却降低。高应变幅下的裂纹多沿晶界扩展,但裂纹偏转次数及二次裂纹数量增多,这是其寿命较低应变幅下相差较小的主要原因。     

应变波形对Inconel 625合金低周疲劳性能的影响

在650℃以及拉压对称三角波(TR)、慢拉快压锯齿波(ST)和快拉慢压锯齿波(FT)3种应变波形下对Inconel625合金进行了低周疲劳实验,研究了合金在不同应变波形下的低周疲劳变形与断裂行为。结果表明:3种应变波形加载条件下,合金在0.3%～0.7%的外加总应变幅下均呈现循环硬化,其中在ST下的循环应力幅最高;采用锯齿波形时,由于拉伸蠕变分量和压缩蠕变分量的引入造成合金的疲劳寿命缩短;此外,合金的循环应力和应变之间呈现单斜率线性关系,且其塑性应变幅与弹性应变幅和疲劳寿命之间亦呈线性关系。利用扫描电子显微镜对Inconel625合金在3种加载波形下的低周疲劳断口形貌进行观察,结果表明,Inconel 625合金的疲劳裂纹萌生和扩展均是以穿晶方式进行的。     

灰铸铁HT250的低周疲劳行为

研究了取样于汽车发动机缸体上的HT250灰铸铁的常温低周疲劳行为。对循环应力-应变和应变-疲劳寿命数据进行了分析,给出了该材料在常温下的疲劳参数。循环应力响应行为表明,HT250灰铸铁在较小应变幅下经历初期循环硬化、循环软化、断裂;而较大应变幅下几乎无硬化阶段,循环软化至断裂,原因在于循环形变过程中位错之间以及位错与石墨、夹杂物之间的相互作用。疲劳断口分析表明:疲劳裂纹萌生于片状石墨尖端,夹杂物及局部软点,且沿石墨扩展;疲劳断裂的方式是准解理脆断和沿晶断裂的复合机制,断口有解理面和二次裂纹,并存在韧性断裂特征;断口附近的气孔、夹杂等铸造缺陷较多,部分石墨片互相连接成网状,导致局部区域强度降低,促进失效。