工业纯镁内部疲劳微裂纹的热扩散性愈合

采用单向对称拉压低周疲劳疗法在具有等轴晶的工业纯镁试样中引入了微米级的内部裂纹,裂纹主要位于晶内和穿晶位置,宽度为0.5-15μm,长宽比分布在10-35之间,在623K对疲劳试样进行2,4和6.5h的真空退火处理,SEM观察表明：晶内疲劳微裂纹纵剖面二维形态发生了主要由表面扩散控制的形态变化,由初始的扁椭圆形演化成多个球洞定向排列的形态;穿晶疲劳微裂纹纵剖面二维形态则在表面和晶界扩散的耦合作用下首先在晶界处分隔成两部分,并在晶界上留下了一个空洞,在退火处理的后期阶段,空洞收缩消失,引起空洞间距的增大并引起试样密度少量恢复。     

内部疲劳微裂纹退火愈合过程中纯铁的密度变化

在室温下对工业纯铁试样进行了控制应变幅的等幅、拉—压、低周疲劳加载，随后在1173K温度下从1h延续至7h进行真空退火处理，并分别对疲劳试样和退火试样中的疲劳裂纹形态进行了SEM观察．用电子分析天平对各组试样进行了密度检测，结果表明：同原始试样相比，随疲劳周次增加，疲劳试样密度逐步减小，在随后的1h到3h退火期间，疲劳试样密度值无明显变化；当从3h至7h退火时，试样的密度逐渐增大，并且在7h退火时接近了原始密度值．分析表明，内部疲劳微裂纹的萌生是试样密度值减小的原因；在早期的退火处理阶段，表面扩散机制支配裂纹的形态演变，因而试样密度无明显增大；而在退火处理后期，体扩散及晶界扩散作用缩小了裂纹演变形成的空洞，使得试样密度增大并逐渐恢复至原始密度值．     

晶粒尺寸对304L奥氏体不锈钢氢脆的影响

考虑到在预充氢与动态充氢两种加氢条件下的氢扩散、陷阱与位错运动的相互影响存在差异，本文通过重度冷轧和退火处理制备了不同晶粒尺寸的304L不锈钢试样，采用单轴拉伸实验对比研究了预充氢和动态充氢两种条件下晶粒尺寸对钢HE敏感性的影响，并结合断口分析从氢陷阱、氢浓度的角度分析了晶界的作用。结果表明，动态充氢下，表面裂纹扩展和位错运动能够提高氢的有效扩散系数并加速氢进入试样内，但随着晶粒尺寸降低，由于晶界陷阱作用增加，氢的有效扩散系数降低，同时由于进入试样的氢被大量晶界陷阱瓜分使氢分布均匀化，使每个晶界处的局部氢浓度降低，因此动态充氢条件下晶粒细化抑制钢的HE。相反，预充氢条件下晶粒细化增加HE，因为较长的预充氢时间(96 h)使大量氢进入细晶试样并存储于晶界陷阱内，提高了晶界氢浓度，在后续拉伸过程中，晶界作为氢源向新生位错供氢，因此导致了细晶试样的HE敏感性反而更高。     

工业纯铁内部疲劳微裂纹扩散愈合过程中的形态演变

采用单向对称拉压低周疲劳方法在轴对称工业纯铁试样中引入了临界长度约30μm左右，厚度为0．5－1．5μm的内部微裂纹，随后在900℃下分别进行1．5和5h的高温真空加热处理。结果表明：随保温时间的延长，内部疲劳微裂纹的纵剖面二维形态发生了主要由表面扩控制的形态演变。由初始的扁椭圆型截面形态演化为多个定向排列的球形空洞形成的球洞串截面形态。在横剖面上可观察到初始裂纹体分解为“外围圆环＋环内球洞”的形态演变图象。对材料内部微裂纹形态演变的物理模型。及其对裂纹几何形态与尺寸的依赖性进行了讨论。     

一种亚稳β钛合金中疲劳短裂纹穿晶扩展晶体学特征的EBSD研究

简单介绍一种疲劳短裂纹扩展跨越晶界的晶体学模型和利用EBSD技术判定活动滑移系的简便方法.作为实际应用的示例,利用EBSD技术应用晶体学模型研究了一种亚稳β钛合金--TIMETAL LCB中疲劳短裂纹穿晶扩展的晶体学特征.实现了穿晶裂纹活动滑移系的判定.结果表明除在试样表面晶粒两侧的裂纹走向偏折因素外,裂纹面(活动滑移面)间角是更重要的控制短裂纹穿晶扩展的晶体学因素.     

TWIP钢的低周疲劳断裂机制

通过采用扫描电镜及透射电镜等手段,观察并研究了TWIP钢在低周单轴循环对称拉压载荷下的疲劳断裂后的显微组织。结果表明:TWIP钢矩形试样的疲劳裂纹一般萌生于角部,从表面萌生时可能表现为多个疲劳源。在低周疲劳变形过程中,TWIP钢不但产生了形变孪晶,还产生了大量的微条带,其实质为细微孪晶片层和驻留滑移带。疲劳裂纹主要萌生于微条带对晶界和孪晶界的撞击引发的孔洞。孔洞串连接起来成为裂纹,夹杂物促进了裂纹扩展。随着裂纹的扩展,试样的承载面积不断减小,最终发生快速的韧性断裂。     

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针对耐磨钢NM400成品板拉伸变形后试样表面出现开裂现象,利用金相显微镜、扫描电镜等手段对试样断口、表面裂纹及其组织进行观察分析。结果表明:NM400拉伸过程中试样表面裂纹是由沿晶开裂的微裂纹引起的,可能形成于轧制结束后钢板在冷床上冷却和切割两个工序。沿晶界分布的夹杂物弱化了晶界,在内应力的作用下,晶界夹杂物充当了裂纹源。形成的裂纹在后续淬火加热过程中出现高温氧化和轻微脱碳特征。     

耐磨钢NM400拉伸表面开裂原因分析

针对耐磨钢NM400成品板拉伸变形后试样表面出现开裂现象,利用金相显微镜、扫描电镜等手段对试样断口、表面裂纹及其组织进行观察分析。结果表明:NM400拉伸过程中试样表面裂纹是由沿晶开裂的微裂纹引起的,可能形成于轧制结束后钢板在冷床上冷却和切割两个工序。沿晶界分布的夹杂物弱化了晶界,在内应力的作用下,晶界夹杂物充当了裂纹源。形成的裂纹在后续淬火加热过程中出现高温氧化和轻微脱碳特征。     

铸造工艺对K4648合金热疲劳性能的影响

通过调整铸造工艺参数,研究了K4648合金的组织结构与工艺参数变化之间的关系,进而获得铸造工艺对热疲劳性能的影响规律。对合金经90020℃循环条件下热疲劳试验后的试样表面形貌进行观察分析,研究了晶粒尺寸及晶界结构对合金热疲劳性能的作用机制。研究结果表明:随着浇注温度的升高,合金的晶粒平均尺寸增大,而模壳温度的提高对合金的晶粒尺寸影响不大,采用沙箱+保温棉造型方式可细化合金晶粒。热疲劳主裂纹从V形缺口处萌生,裂纹以穿晶模式扩展。通过调整浇注工艺细化晶粒,并使得晶界结构呈锯齿态,可降低裂纹扩展速率,提升合金的热疲劳性能。     

原位XRD法研究电疲劳过程中铁电陶瓷PLZT的畴变

利用SEM观察了未疲劳和疲劳铁电陶瓷极化试样的断口形貌.利用原位XRD观测了电疲劳过程中极化试样表面铁电电畴的变化,并记录了相应的剩余极化强度.实验结果表明:疲劳试样的主要断裂模式为沿晶断裂;随疲劳次数的增加,每次疲劳后试样表面I(002)减小,I(200)增加;每次疲劳后在外加电场作用下试样表面I(002)增加幅度和I(200)减小幅度随疲劳次数的增加而减少.这些现象说明:可翻转电畴的减少是剩余极化强度降低的主要原因;非协调高畴变应变形成大量沿晶微裂纹并导致疲劳试样主要断裂模式为沿晶断裂;沿晶微裂纹的形成和伸长主要发生在电疲劳的初期.     

7050铝合金内部沿晶微裂纹热塑性修复的元胞自动机模拟

根据7050铝合金单道次热压缩变形实验数据,对建立微裂纹修复的元胞自动机(CA)模型所需相关参数进行辨识和计算。利用Microsoft Visual C++平台编制了包含拓扑变形机制、位错密度演变机制、动态再结晶动力学机制的沿晶微裂纹热塑性修复的微观组织CA演化规则。针对裂纹表面和母相晶界的不同特征,提出再结晶过程中表面能和晶界能驱动下不同的晶粒长大方式。CA模拟结果表明:一定条件下的热塑性变形和动态再结晶可完全修复材料内部微裂纹,且裂纹愈合过程中出现的分段愈合特征与实验结果相吻合,但裂纹愈合的形貌演化取决于裂纹形态、裂纹表面形核率和形核位置、新晶粒长大方向与速度。     

焊接结构中疲劳裂纹形成位置与过程

研究了在交变载荷的作用下，16Mn钢焊缝中疲劳微裂纹萌生的位置及形成过程。通过透射电子显微镜及扫描电镜对疲劳后的试样进行观察及仔细分析，发现疲劳微裂纹萌生的位置主要在第二相粒子与基体的界面处、疲劳过程中形成的亚晶界处；有碳化物析出的晶界处。     

超声强化2D12铝合金疲劳断裂过程的微观分析

采用超声强化工艺对2D12铝合金进行表面处理,借助金相显微镜和扫描电镜,并结合原位跟踪测量裂纹长度的方法,对强化后的疲劳断裂行为进行了研究。结果表明,超声强化后2D12铝合金表面晶粒得到细化,疲劳源主要产生于试样表面,仅个别向内部转移,强化后疲劳寿命提升了约8倍。其原因一方面是强化过程在试样表面引入了残余压应力,由于裂纹扩展过程倾向于连接裂纹扩展路径上的缺陷,所以残余压应力的存在效降低了裂纹在两缺陷间的扩展速率;另一方面晶粒细化导致晶界密度增加,加强了对裂纹扩展的阻碍,从而有益于提高裂纹扩展寿命。     

纯铝双晶体交变形变损伤断裂过程中晶界的作用机制

从同一块纯名双晶体截取试样，分别垂直或平行于其晶界面进行对称拉压疲劳实验，结果表明，在这两种加载方式下，晶界在晶体交变形变损伤断裂过程中的作用及机制有明显区别，横向晶界在变形过程中形成明显的不均匀形变带及多层次的影响区，比较容易萌生裂纹，而纵向晶界变形极小，只发现沿主滑移带的变形及微裂纹形核。     

激光冲击强化ZCuAl10Fe3Mn2合金的热疲劳裂纹生长行为

为了提高高温构件的热疲劳性能、减少表面裂纹,研究激光冲击对ZCuAl10Fe3Mn2合金硬度、表面形貌、残余应力和热疲劳性能的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析合金的显微组织和裂纹形貌。结果表明:在4 J脉冲能量下,激光冲击能显著改善合金的热疲劳性能。在热应力和交变应力的作用下,试样缺口附近组织氧化而变得疏松多孔,促使萌生多条微裂纹。其中,竖直方向的微裂纹变为主裂纹,主要以裂尖前沿空洞连体的形式扩展;其他方向的微裂纹沿晶界生长而发生组织脱落现象。     

改良型T23钢CGHAZ再热裂纹开裂特征

为了分析国产改良型T23钢粗晶热影响区(CGHAZ)再热裂纹的开裂特征,在Gleeble-3500热力耦合试验机进行了CGHAZ的制备和STF(strain to fracture)试验,获得了不同试验温度下的断裂试样,并采用SEM及EBSD在断口剖面试样上展开微区的特征分析。结果表明:空洞在晶界M3C上形核,随着应力松弛,空洞增加并聚集形成微裂纹。不同试验温度下,空洞形核和裂纹扩展时,晶界及晶内应变的集中程度非常不同,反映了它们各自塑性变形能力的不同,是造成不同温度下T23钢CGHAZ再热裂纹开裂特征不同的原因。     

疲劳/蠕变复合作用下GH169合金变形和断裂过程的动态观察

利用高温金相显微镜动态观察了GH169合金在疲劳/蠕变复合作用下的变形和断裂过程。结果表明,疲劳/蠕变复合作用下的变形方式有晶内滑移、孪生和晶界滑动,其失效方式因显微组织而不同。沿晶裂纹源于晶界滑动在三叉点处产生的W型裂纹和晶界局部形变区,其扩展机制为空洞的形核、聚集长大和相互连接;穿晶裂纹源于晶内形变损伤区,其扩展机制为沿滑移面的剪切断裂。     

铸钢车轮材料在600℃-200℃循环温度幅下热疲劳断裂行为探讨

研究了铸钢车轮材料在循环温度幅600-20℃下的热疲劳断裂行为。研究发现，试样表面氧化较为严重，表面开裂加速了次表层裂纹的形核扩展。断口裂纹以沿晶为主，并有少量穿晶裂纹，表明高温蠕变对热疲劳试验过程有着相当的作用。同时，断口的破坏和表面的破坏起到了相互促进的作用。     

B780CF高强钢板焊接接头的疲劳性能分析

采用升降法在拉压载荷的作用下,对B780CF高强钢板原始态(调质态)、退火态(调质后退火)以及焊接接头退火态(调质板焊接后退火)的疲劳性能进行测试,得出应力比为-1条件下的B780CF原始态、退火态以及焊接接头退火态的疲劳极限分别为400 MPa,415 MPa和360 MPa。经历焊接热循环和消应力退火之后,B780CF焊接接头的冲击韧性急剧下降,热影响区粗晶区晶粒粗化,细晶区与母材之间的过渡区软化,并沿晶界析出托氏体;经扫描电镜的观察显示,高强钢板及其焊接接头的疲劳裂纹可萌生于疲劳试样的表面,也可萌生于疲劳试样内部的夹杂物和组织异常区域。     

奥氏体不锈钢热轧边裂实验研究

奥氏体不锈钢Cr15Mn9Cu2NiN在热轧过程中容易产生边裂.在热模拟试验机上开发出热轧实验装置,进行热轧实验,分析该不锈钢边部裂纹产生的原因.结果表明,压下量达到一定程度时,在所有变形温度下,试样边部均会产生裂纹,裂纹均沿奥氏体晶界扩展.在1000～1150℃变形时裂纹倾向较大,分析认为这与奥氏体不锈钢在此温度区间内的延性下降有关.在该温度区间内,轧后试样的微观组织具有晶粒租大和晶粒内部变形亚结构与孪晶共同存在的特征,而在1200℃变形时,晶粒尺寸较小,晶粒内部的变形亚结构和孪晶全部消失.