7449合金高周疲劳及裂纹萌生行为

研究7449-T7951合金的高周疲劳及裂纹萌生行为。在室温下,采用光滑及缺口试样进行疲劳寿命测试,应力比(R)分别为0.5和1.0。采用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜对该合金的微观组织及疲劳试样断口进行分析,以揭示其疲劳裂纹萌生机理与合金微观组织之间的关系。结果表明:7449-T7951合金具有优异的疲劳性能;应力比为0.5和1.0时,光滑试样的疲劳寿命极限(σN)分别为349和134 MPa,而缺口试样的σN(缺口系数Kt=3.0)分别为138和70 MPa。其裂纹萌生行为受合金中粗大第二相、析出相、晶界和位错(滑移带)的共同影响。     

铝锂合金2198-T8高周疲劳性能及其裂纹萌生机理

选用第3代铝锂合金2198-T8材料,对其力学以及高周疲劳性能进行了研究。结果表明,相对于其它航空铝合金材料,2198-T8在抗拉强度和屈服强度上均有不同程度的提升,并具有较强的抗疲劳性能,但疲劳数据的离散性却随着施加应力的减小而增大。利用扫描电子显微镜(SEM)及其自带的能谱分析(EDS)功能对疲劳裂纹萌生机理进行深入研究。研究发现,位错的增殖、运动和塞积是2198-T8疲劳裂纹萌生的主要原因,疲劳裂纹易于从驻留滑移带(PSB)以及挤出带形成的粗糙区域萌生。不同应力状态下,由材料内部缺陷引起的疲劳断裂现象是致命的,对疲劳寿命有巨大影响,最高可使疲劳寿命降低90%以上。裂纹萌生机制的不同可引起疲劳寿命的较大变化,合理地解释了疲劳数据的离散性问题。     

拉-拉载荷下2195-T8铝锂合金在N2O4中的预腐蚀疲劳研究

液体导弹在长期加注贮存的状态下,弹体与贮箱结构常因腐蚀损伤从而导致疲劳裂纹的产生乃至断裂等问题。采用疲劳寿命测试、扫描电镜以及能谱分析等方法,研究了2195-T8铝锂合金在N₂O₄中预腐蚀180d后的疲劳裂纹萌生、扩展和断裂机制,并与未腐蚀试样进行对比。结果表明：2种环境下试样的疲劳极限为145、118MPa,循环应力降低比值约为18.62%;试样在预腐蚀的过程中,由于形成“闭塞区”,同时与富铜相粒子形成原电池,进一步加速腐蚀历程,形成多源裂纹萌生的特征,且更易从非金属夹杂区域起裂;受到晶粒间的位错、堆积等因素的影响,发现了垂直于疲劳辉纹、穿越大晶粒及途经小角度晶界的二次裂纹;2种环境中的疲劳瞬断区的断口形貌呈现出典型的沿晶韧窝和韧性断裂的特征。     

2A97铝锂合金的疲劳裂纹萌生及早期扩展行为(英文)

研究2A97铝锂合金的疲劳裂纹萌生及早期扩展行为。在室温条件下,采用光滑试样进行疲劳测试,其中最大应力为恒定值,应力比R为0.1,频率f为40 Hz。利用金相显微镜、透射电镜、扫描电镜及电子背散射衍射等手段对合金的微观组织进行分析,研究合金的疲劳裂纹萌生及早期扩展行为与其微观组织的关系。结果表明:2A97合金的疲劳裂纹主要萌生于试样表面的杂质相和粗大第二相处;其疲劳裂纹的早期扩展行为主要受晶粒结构与位错或滑移带共同作用的影响。当相邻晶粒的错配度接近于其晶内的最优滑移面的位向差时,大角度晶界强烈阻碍滑移带的运动,从而导致裂纹分叉和偏折。     

Ti-600合金的高周疲劳性能研究

采用120～130Hz的频率测试Ti-600合金光滑试样室温高周轴向应力疲劳性能。结果表明,应力比(R)为0.1时,合金的疲劳强度为475MPa,与IMI834合金相当;合金内含有较细小、薄片状的、互相交错排列的α+β相,这种细小的α+β相间的层状组织对于阻止疲劳裂纹的扩展和提高疲劳裂纹寿命有重要作用;疲劳裂纹扩展阶段,应力同为600MPa时,疲劳寿命为8.61×105的合金试样比寿命为1.78×106的疲劳条纹间距宽;合金内稀土相的尺寸由几个μm到0.2μm变化,合金中未观察到与稀土相颗粒有关的裂纹萌生。     

Ti-22Al-25Nb合金板条组织高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织的Ti-22Al-25Nb合金在650 ℃和700 ℃下的高周疲劳行为，采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限，当应力比R=-1，循环周次Nf=107次时，650 ℃和700 ℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。对于双板条组织的Ti-22Al-25Nb合金，其疲劳裂纹既可萌生于试样表面，也可萌生于次表面，并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外，研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变，形成组织中的不均匀区域，促使疲劳裂纹在此优先形核。     

TiAl合金750℃下疲劳小裂纹行为研究

研究Ti-46Al-4Nb-1.8Cr-0.2Ta合金在高温下小裂纹的萌生和扩展行为。选用光滑板材试样在原位试验机上进行750 ℃、应力比R=0.1、频率为4 Hz的疲劳试验,并使用扫描电镜对裂纹微观形貌进行观察。结果表明:片层组织TiAl合金的疲劳裂纹最易在片层团界萌生,疲劳过程中伴随较大的微观塑性变形,并在片层团界及片层间萌生大量裂纹,疲劳裂纹扩展试样半圆形缺口根部与水平方向呈45°的应力集中区域最易萌生裂纹,主裂纹通过疲劳过程中产生的片层团界裂纹、片层间裂纹合并而成,并沿与载荷方向垂直的方向扩展。在疲劳裂纹扩展后期,裂纹为穿层扩展断裂。     

2197(Al-Li)-T851合金的疲劳裂纹萌生与扩展行为研究

研究了2197-T851合金的疲劳裂纹萌生与扩展特性。结果表明,2197铝锂合金的疲劳裂纹萌生与应力水平有关,在较低应力下,主要萌生在第二相粒子、第二相粒子/基体界面以及表面缺陷处,而在较高应力水平下,还出现沿滑移带和晶界处萌生。裂纹的扩展优先沿有利滑移面,在晶粒间的扩展以沿{111}面的穿晶扩展为主,也有沿小角度晶界扩展的情况,合金具有很好的平面滑移性。裂纹在晶粒内的扩展并非沿一个滑移系的直线扩展而是频繁发生偏折,却始终沿{111}面,可剪切共格相δ’粒子造成晶内扩展路径曲折。     

稀土Ce对Al-Cu4.5%合金热疲劳性能的影响

在接近材料实际工况的实验条件下,以铝铜合金(Cu4.5%)为研究对象,用自约束型热疲劳实验机对铈加入量不同的合金,进行了热疲劳实验以及热疲劳裂纹萌生及扩展规律的研究。结果表明:在裂纹萌生阶段,不加铈的铝铜合金的裂纹萌生速度明显大于加铈的合金;在裂纹扩展阶段,不加铈的铝铜合金裂纹扩展速度仍是最快。加入0.5?的合金在裂纹形成后期扩展速度明显加快,这是因为合金中出现针状富稀土相,这种针状相割裂了基体,使得合金力学性能降低、热疲劳抗力下降。加入0.3?的合金不论在裂纹萌生阶段还是裂纹扩展阶段,其热疲劳抗力都优于其它成分的合金。     

A356铸造铝合金的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展研究

研究了A356-T6铸造铝合金的缺口疲劳裂纹萌生与早期扩展行为及机制.结果表明,热等静压试样的疲劳抗力优于非热等静压试样.对于钝缺口试样,疲劳裂纹萌生于缺口根部附近的多个平面,最终哪个裂纹源扩展成主裂纹取决于局部微观组织.对于缺口几何形状不同的热等静压和非热等静压疲劳试样,在疲劳过程中,不管是在高应力状态下,还是在低应力状态下,都出现了铝基体的循环塑性变形和共晶硅粒子断裂导致疲劳裂纹萌生.对于非热等静压试样,铸造缩孔在构件的疲劳过程中起着重要作用,但即使缺口根部存在较大尺度的铸造缩孔,导致了疲劳裂纹萌生,但也同时观察到疲劳裂纹从共晶硅粒子、金属间化合物、铝基体的滑移带和铁基金属间化合物等处萌生.对于脆性的A356铸造铝合金可采用修正的断裂力学参量ΔKn、局部应力范围Δσ或局部应变幅Δε/2作为控制参量来表征疲劳裂纹萌生行为,而缺口有效应力强度因子范围ΔKneff和ΔJs参量可用来表征缺口场中短裂纹扩展行为.     

金属/金属层合板疲劳性能研究

以１４２０Ａｌ－Ｌｉ合金。ＬＹ１２爆炸层合板和ＬＦ２１热轧层合板为研究对象。考究了不同结合强度界面对Ｌ－Ｔ取向疲劳裂纹扩展的影响。结果表明：随界面结合强度的减弱分层越来越剧烈。其止裂韧化效果越来越明显。三种实验层合板材的疲劳裂纹扩展都出现了止裂现象。但其机制有所不同。Ａｌ－Ｌｉ合金的止裂主要来自事机制。爆炸层合板和热忆合层板的止裂主要来自分层机制。     

一种Al-Cu-Mg-Zr合金的疲劳裂纹扩展行为研究

研究热处理状态、应力比和试样取向等对含Zr的Al-Cu-Mg系铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,T3、T4两种热处理状态试样的疲劳裂纹扩展速率没有明显差别;L-T方向和T-L方向的试样也有大致相同的疲劳裂纹扩展速率;应力比R对疲劳裂纹扩展行为有明显影响,高应力比下的疲劳裂纹扩展速率明显快于低应力比条件下的扩展速率,并且高应力比下的疲劳裂纹扩展在较小的△K值下进入快速扩展阶段,并很快断裂.在较低的△K水平下应力比的影响与裂纹闭合效应有关.     

激光冲击TC17钛合金疲劳裂纹扩展试验

为研究激光冲击强化对钛合金试件疲劳性能的影响,在标准试件的裂纹扩展路径上设计了全强化和间隔强化两种不同的强化方案,研究激光冲击强化对试件疲劳寿命和裂纹稳定扩展时速率的影响规律,利用有限元数值模拟和X射线残余应力测试获得了试件的残余应力场分布状态,并对比分析了试件的断口形貌和微观组织特征。结果表明:相比于未强化试件,激光冲击强化后试件的平均疲劳寿命分别提高了2.14倍和1.90倍,两种不同的冲击强化方法分别降低钛合金试件的裂纹扩展速率24%和15%。间隔强化后试件表面产生-512 MPa的最大残余压应力,裂纹扩展的C′值为-7.3,m值为2.6,而强化间隔区引入最大值为82.4 MPa的残余拉应力,裂纹扩展速率急剧升高,C′值减小至-13.6,m值为8.0。当裂纹扩展到强化区时,扩展速率再次降低,激光冲击强化对TC17钛合金疲劳裂纹扩展有显著的抑制作用。     

Rotary bending fatigue behavior of A356 –T6 aluminum alloys by vacuum pressurizing casting

Vacuum pressurizing casting technique, providing better mould filling and inter-dendritic feeding, can reduce the porosity greatly in cast aluminum alloys, and improve the fatigue properties. The rotary bending fatigue properties of A356-T6 alloys prepared by vacuum pressurizing casting were investigated. The S-N curve and limit strength 90 MPa under fatigue life of 107 cycles were obtained. The analyses on the fatigue fractography and microstructure of specimens showed that the fatigue fracture mainly occurs at the positions with casting defects in the subsurface, especially at porosities regions, which attributed to the crack propagation during the fatigue fracture process. Using the empirical crack propagation law of Pairs-Erdogon, the quantitative relationship among the initial crack size, fatigue life and applied stress was established. The fatigue life decreases with an increase in initial crack size. Two constants in the Pairs-Erdogon equation of aluminum alloy A356-T6 were calculated using the experimental data.     

2524-T34合金疲劳裂纹的萌生和扩展行为

通过四点弯曲疲劳试验研究2524-T34板材的疲劳性能,借助金相和扫描电镜观察疲劳裂纹的萌生和扩展行为。结果表明:2524合金具有良好的疲劳性能,疲劳强度达到屈服强度的80%以上;疲劳裂纹主要在第二相粒子以及第二相粒子/基体界面萌生,裂纹扩展过程中的偏转与晶界的阻碍有关;相邻晶粒内两个有利滑移面之间的位向差是控制裂纹通过晶界扩展的重要因素。     

Fatigue properties of rolled AZ31B magnesium alloy plate

Fatigue strength, crack initiation and propagation behavior of rolled AZ31B magnesium alloy plate were investigated. Axial tension-compression fatigue tests were carried out with cylindrical smooth specimens. Two types of specimens were machined with the loading axis parallel (L-specimen) and perpendicular (T-specimen) to rolling direction. Monotonic compressive 0.2% proof stress, tensile strength and tensile elongation were similar for both specimens. On the other hand, monotonic tensile 0.2% proof stress of the L-specimen was slightly higher than that of the T-specimen. Moreover, monotonic compressive 0.2% proof stresses were lower than tensile ones for both specimens. The fatigue strengths of 107 cycles of the L- and T-specimens were 95 and 85 MPa, respectively. Compared with the monotonic compressive 0.2% proof stresses, the fatigue strengths were higher for both specimens. In other words, the fatigue crack did not initiate and propagate even though deformation twins were formed in compressive stress under the cyclic tension-compression loading. The fatigue crack initiated at early stage of the fatigue life in low cycle regime regardless of specimen direction. The crack growth rate of the L-specimen was slightly lower than of the T-specimen. Consequently, the fatigue lives of the L-specimen were longer than those of the T-specimen in low cycle regime.     

ATIGUE CRACK GROWTH FEATURE OF Fe-Cr-Ni MATRIX COMPOSITE REINFORCED BY TITANIUM CARBIDE PARTICULATE AT 1023K

1.IntroductionRecently,thefabricati0nofcastFe-26Cr-14Nimatrixcomp0sitesreinf0rcedbytitaniumcarbideparticulatesynthesizedwithTi Cpowdersinhightemperaturemelthasbeenin-vestigatedbythepresentauth0rs[1-3].ThemicrostructureiscomposedofausteniteanduniformlydispersedtitaniumcarbidewithasizeofO.5-5pm-Fineinterfacialstructureisobtainedduetotheadvantageofinsitusynthesisoftitaniumcarbideinhightemperaturemelt.Theexperimentalresultsofthemechanicalpropertieshaveshownthatthecom-positewith10vol.%titaniumca…     

7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究

本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。     

Effect of laser shock processing on residual stress and fatigue behavior of 6061-T651 aluminum alloy

Laser shock processing is a very new technique and an emerging modem process that generates compressive stresses much deeper into the surfaces of metals or alloys. A brief parametric study of the effect of laser parameters on fatigue behavior and residual stress state generated in 6061-T651 alloy specimens was summarized. Residual stress of 6061-T651 alloy was analyzed both before and after laser processing with multishocks. The material remains in compressive residual stress of approximate 1 mm in depth which is approximately 10 times deeper than that can be achieved with the conventional technique, and the maximal compressive residual stress at the surface of the sample is about -350MPa. Near the surface, yield strength and hardness are found to be increased by the laser shock. The ratio of fatigue crack initiation life for the laser-shocked to unshocked specimens is found to be 4.9 for specimens. The results clearly show that LSP is an effective surface treatment technique for improving the fatigue performance of aluminum alloys.