预腐蚀7050-T7651铝合金裂纹扩展行为

开展不同预腐蚀时间下含单边裂纹7050-T7651铝合金单轴拉伸实验;利用数字图像相关观测试件在加载过程中的表面变形场信息,描述裂纹扩展的时空演化特征;通过扫描电镜观测试件断口显微形貌,分析其断裂特征。结合加载曲线,变形场演化和断口分析讨论腐蚀损伤对铝合金材料裂纹扩展的影响。实验结果表明：腐蚀损伤达到一定程度会导致铝合金试件承载能力的下降;腐蚀损伤较轻时(腐蚀4小时),腐蚀损伤能够引发裂纹偏折,改变裂纹扩展路径;腐蚀损伤进一步加剧(腐蚀6小时),腐蚀损伤会引起次裂纹萌生,裂纹联合、扩展导致了试件的最终失效。断口分析表明裂纹扩展的关键区域均存在腐蚀和材料脆化特征,证实腐蚀损伤对材料断裂路径和失效模式的重要影响。     

煤的损伤参量与损伤特性分析

通过对煤的力学性质进行分析研究,全面了解煤的变形、破坏机理和影响煤体变形的因素,解释了煤矿开采过程中冲击地压,煤体突出等矿压现象产生的机理,通过对煤样受载变形过程中内部微细观裂纹的产生、扩展和演化规律的分析,指出了煤与岩石的损伤变形差异,结合煤样的变形损伤特征,确定了损伤参量。     

预腐蚀7050-T7651铝合金微裂纹的萌生与扩展北大核心

开展不同预腐蚀时间下7050-T7651铝合金的扫描电子显微镜原位拉伸实验,利用扫描电子显微镜观原位、在线测试件表面微观裂纹的萌生、扩展,分析腐蚀对铝合金微裂纹行为的影响。结果表明:随着腐蚀程度加剧,试件表面腐蚀坑密度增大,形成腐蚀坑群,试件的承载能力也随之下降。微裂纹主要萌生于试件缺口粗糙表面和试件表面蚀坑处,微裂纹数量随着腐蚀时间的延长而增多;缺口产生的微裂纹与相邻的蚀坑微裂纹相互联结形成主裂纹,主导试件的损伤失效过程。腐蚀损伤较轻时,主裂纹尖端附近的蚀坑会引起裂纹分支;腐蚀损伤较重时,腐蚀坑诱导的多条微裂纹与主裂纹发生多次联合,影响了主裂纹的扩展方向与路径;切应力在裂纹扩展过程中也起到了重要作用,开裂模式为Ⅰ/Ⅱ混合断裂模式。     

水-岩化学作用下灰砂岩的力学特性与参数损伤效应

将灰砂岩作为试验和研究对象,基于不同pH值、不同浓度、不同成分的水化学溶液的侵蚀作用,进行一系列的浸泡试验和三轴压缩实验,对比分析了不同水化学环境下灰砂岩的微细观结构特征、变形特性、强度损伤及其力学参数劣化机制。结果表明:水化学溶液的酸碱性越强、浓度越大,其对灰砂岩试件的腐蚀作用越强;化学腐蚀作用使灰砂岩试件有从脆性向延性转化的趋势,同时导致其力学参数劣化,相同条件下,黏聚力c的劣化程度大于内摩擦角φ,且在酸性溶液中的劣化程度大于碱性溶液;溶液中Ca~(2+),Mg~(2+)浓度、试件的孔隙变化率η均与试件力学参数的劣化程度呈正相关关系,而试件相对质量差Δm与之相反,呈负相关关系;新定义的孔隙率损伤参量能够准确的表达试件力学参数随水岩化学作用的损伤演化过程。     

盐卤腐蚀环境中胶结充填体的强度演化与细观损伤机理

为研究滨海矿区井下人工充填矿柱的盐卤腐蚀机理,并为充填材料耐腐蚀性能的提升提供技术参考,对不同腐蚀时间条件下的材料力学性能和细微观结构进行了研究。通过单轴压缩试验,分析了腐蚀时间对强度性能的影响规律,并利用计算机层析扫描(CT)和显微图像探究了试件在盐卤腐蚀作用下的细观损伤演化规律和微观机理。结果表明：随着腐蚀时间从0增至360 d,胶结充填体的抗压强度和弹性模量逐渐下降,变化速率先慢后快;胶结充填材料内部的细观裂隙随着腐蚀时间的增加逐渐扩张,由CT扫描图像计算的面裂隙率呈指数型增长,表明充填体结构损伤程度不断提高;适当增加充填料浆的质量分数有利于力学性能的增强,但效果在长期腐蚀作用下逐渐减弱;胶结充填体的抗压强度与面裂隙率呈负线性相关关系,说明采用CT扫描对预测充填体在腐蚀过程中的强度折减规律是合理可行的;在盐卤环境的长期作用下,腐蚀性离子的侵入和电化学作用使得水化产物的微观形态发生演变,孔隙逐渐扩张,结构的黏结程度下降,最终导致胶结充填材料力学性能发生弱化。     

稀土元素对Al-Si-Cu-Mg系压铸 铝合金组织和性能的影响

采用单项试验法分别向压铸铝合金ADC12中添加不同含量的Ce,La和Sm稀土元素,通过拉伸试验数据及金相组织分析,研究稀土元素的加入对合金微观组织与力学性能的影响.结果表明:随着稀土元素的加入,合金的力学性能及组织均有着不同程度地提高与细化.单项试验中,当Ce,La及Sm的质量百分含量分别为0.4%,0.4%和0.2%时,合金的力学性能最好,抗拉强度分别比基体合金提高了10.9%,7.0%和16.1%,同时延伸率也分别比基体合金提高了8.1%,19.3%和20.6%.在Sm元素含量为0.2%时,合金组织的细化效果最为明显,稀土元素对合金力学性能及组织细化的影响顺序为Sm>Ce>La.     

热处理工艺对超高强铝合金组织与性能的影响

通过硬度、拉伸性能测试, 金相、扫描电镜、透射电镜观察, X 射线衍射分析, 研究了热处理工艺对新型电磁铸造合金(Al-9.0Zn-2.5～2.8Mg-2.0～2.4Cu-0.1～0.15Zr-0.224Ag)显微组织和性能的影响。结果表明:合金的峰时效制度为120 ℃/24 h。在峰时效条件下, 合金的抗拉强度达到730 MPa, 屈服强度达到705 MPa, 延伸率为8.8 %。合金有显著的时效硬化特性, 其强化机制主要是沉淀强化, 合金的主要强化相为GP 区和η′过渡相。合金的断裂形式为微孔聚集型韧性断裂。     

钛铝合金原位拉伸损伤与断裂过程研究

通过原位拉伸及卸载试验,和试样断口与表面的SEM分析,对钛铝合金原位拉伸断裂过程、断裂起始点及断裂扩展情况进行了研究。结果发现该材料断口上呈现沿层断裂和穿层断裂的混合形态,并在裂纹前端取向不利的层团附近出现大量微裂纹损伤。发现其断裂过程为：随着外加载荷的增加,试样首先在晶粒沿层薄弱区开裂,继续加载会在主裂纹前端附近产生一些微裂纹损伤,接着裂纹将穿层断裂,同时积蓄的能量得到部分的释放,直至试样的整体断裂。     

合金元素对7xxx系铝合金力学性能和晶间腐蚀性能的影响

采用正交试验法研究了Mg、Cu、Zn三种元素对7xxx系合金双级时效后力学性能和晶间腐蚀性能的影响趋势,结果表明：Mg元素的含量对合金强度的影响最大,Zn元素次之,Cu元素的影响最小;Zn元素的含量对合金延伸率和晶间腐蚀深度的影响最大,Cu含量的影响次之,Mg元素的影响最小。为获得最优综合力学性能和晶间腐蚀性能,优化后的合金成分为：Mg1.9%,Cu 0.2%,Zn 6.2%,此合金的屈服强度达到411 MPa,抗拉强度达到437 MPa,延伸率达到15.0 %,晶间腐蚀等级达到2级。     

微观组织对2A14铝合金轮毂力学性能和腐蚀性能的影响

通过电子背散射衍射(EBSD)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、室温拉伸、浸泡腐蚀、电化学极化等测试分析方法,研究了2A14铝合金轮毂内部不同区域上微观组织的差异及其对力学性能和腐蚀性能的影响。结果表明,2A14铝合金轮毂的芯部和1/4层的晶粒尺寸分别是113和54 μm,再结晶分数分别是16%和36%。1/4层的合金相和时效析出相的含量都大于芯部,其中两种时效析出相(θ’和Q相)的数量密度均为芯部的2倍左右。芯部具有较大的晶粒尺寸和较少的时效析出相,因此具有较低的力学性能。同时,芯部相对于1/4层具有较少的合金相和较大的晶界相间距,因而芯部的电化学腐蚀和晶间腐蚀倾向均低于1/4层。     

7075/2A12异种铝合金FSW接头耐腐蚀性能实验研究

研究目的：研究2A12/7075异种铝合金搅拌摩擦焊接头晶间腐蚀性能。研究方法：采用转速1000 r/min、焊速80 mm/min的参数对5 mm厚2A12/7075异种铝合金进行搅拌摩擦焊,7075铝合金置于前进侧。焊接后对接头取样并进行组织观察和晶间腐蚀实验。结果： 接头焊核区出现洋葱环,该区域为细小均匀分布等轴晶组织,晶粒平均尺寸8.2μm;前进侧热机影响区晶粒大小为10. 1μm,回退侧热机影响区晶粒大小为12.3μm。前进侧热影响区晶粒长度610μm,宽度42.8μm;回退侧热影响区晶粒长度71.7μm,宽度21.9μm。焊核区耐晶间腐蚀性能良好,最大腐蚀深度仅为16.7μm,评为2级腐蚀。2A12母材也表现出良好的耐晶间腐蚀性能,最大腐蚀深度58.3μm;7075母材耐晶间腐蚀性能很差,最大腐蚀深度高达381.0μm。结论：两侧热影响区晶粒都有所长大,前进侧热影响区更为明显。接头前进侧抗晶间腐蚀性能整体不如回退侧,焊核区的耐晶间腐蚀性能最好,最大腐蚀深度仅为16.7μm。2A12-T4母材耐晶间腐蚀性能好于7075-T6母材。     

6061-T4铝合金激光焊接接头组织与力学性能研究

对汽车用6061-T4铝合金板材进行激光焊接，采用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜、维氏硬度测试、拉伸试验等研究了激光焊接接头微观组织、显微硬度、强度和塑性、拉伸试样断口形貌。结果表明，6061-T4铝合金激光焊接接头的母材区组织为粗大条状晶粒; 焊缝中心组织为细小的铸态树枝晶，针状β"析出相在晶界偏聚，位错密度降低; 激光焊接接头的强度(硬度)和塑性均比母材有一定下降。     

非等温时效对2A14铝合金晶间腐蚀和力学性能的影响

通过拉伸测试、晶间腐蚀实验、极化曲线分析,以及光学显微镜、透射电镜分析等手段,研究了非等温时效工艺对2A14铝合金力学性能、抗晶间腐蚀性能和显微组织的影响。结果表明：相比于T6峰时效,合金经非等温时效处理后,晶内尺寸细小、分布弥散的亚稳θ'相数量增多,合金的硬度和强度提高; 沿晶界处析出的θ'(θ)相尺寸增大,不连续程度增加,使得合金的抗晶间腐蚀性能得到提升。     

极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明：在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明：拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力（208.11 kN）;扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩（1990.56 N·m）。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。     

搭接率对激光熔覆TC4合金熔覆层耐腐耐磨性能影响

为了探究多道激光熔覆搭接率对熔覆层耐腐耐磨性能的影响,采用高功率半导体光纤耦合激光器以搭接率为变量制备单层多道熔覆涂层,通过分析不同工艺参数熔覆层和基材的硬度曲线、显微组织、极化曲线、摩擦磨损来判断工艺参数与组织和性能之间的关系。结果发现,激光熔覆可以显著提高TC4合金硬度的同时耐磨性能也要优于基材,熔覆层硬度可以达到500 HV左右,相比于基材的硬度提高约25.7%。对激光熔覆TC4合金来说搭接率的变化对内部相的构成无明显的影响,主要由α相和α′相构成,内部可以看到有原始β相晶粒存在,在晶粒内部马氏体组织相互交错呈网篮结构。与基材相比熔覆层的组织更为细密具有更好的耐蚀性。