GH4720Li合金裂纹扩展速率的温度敏感性

测定了难变形高温合金GH4720Li在650℃、700℃、750℃及800℃空气环境下的裂纹扩展速率,并结合断口分析了在纯疲劳及保载条件下温度对合金裂纹扩展速率的影响。结果表明,随着温度升高,合金裂纹扩展速率的增长幅度变大。800℃时,合金的疲劳裂纹扩展速率急剧增大。高温下,疲劳裂纹的扩展方式发生了明显变化,650℃时断口为沿晶和穿晶混合型,700~800℃时裂纹以沿晶断裂为主。保载时间的延长,裂纹扩展速率加快,且裂纹扩展速率的温度敏感性增加。     

GH4742合金疲劳裂纹扩展行为

研究GH4742合金在室温、700℃及750℃的疲劳裂纹扩展行为。分析温度和应力强度因子对疲劳裂纹扩展寿命与速率的影响,利用扫描电镜观察不同温度下的疲劳裂纹扩展断口。采用背散射电子衍射(EBSD)技术分析合金裂纹扩展的晶体学机制。结果表明,随着温度的升高,合金的裂纹扩展寿命降低,裂纹扩展速率增加,沿晶断裂特征更明显。应力强度因子越大,裂纹扩展速率越大。在原始大变形晶粒中裂纹以穿晶方式沿着小角度晶界扩展,裂纹扩展到再结晶晶界时以沿晶扩展为主,其扩展方式取决于相邻晶粒的面间角和取向差。     

析出相特征对GH4720Li合金疲劳性能的影响

本文对不同温度固溶热处理的GH4720Li合金进行系列疲劳实验,研究合金析出相特征与疲劳性能的关联性。结果表明：固溶温度在1080℃~1120℃,合金中一次γ′相体积分数高,近球形的三次γ′相尺寸逐渐长大,晶粒组织细小、均匀,位错滑移主要是切过和绕过球形的γ′相并留下细小的滑移带,说明γ′析出相可以有效阻碍滑移带的扩展,合金疲劳性能较好;在1140℃,一次γ′相不均匀回溶,合金出现明显的混晶组织,三次γ′相形貌逐渐转变为方形,相互平行的滑移带尺寸明显增大,此时材料内部已发生较大程度的变形,材料的抗疲劳性能降低;在1180℃,一次γ′相完全回溶,合金产生粗大的晶粒组织,滑移带相互交叉,并且穿过晶界,严重降低合金的疲劳抗性。     

GH4698合金的疲劳裂纹扩展行为

对GH4698合金在室温、650及750℃的裂纹扩展行为进行研究,讨论温度对裂纹扩展寿命与速率的影响,观察不同温度下的裂纹扩展断口。采用背散射电子衍射(EBSD)技术对合金裂纹扩展的晶体学机制进行分析。结果表明,随着温度的升高,合金的裂纹扩展寿命降低,裂纹扩展速率增加,断裂模式由室温下穿晶断裂为主转变为高温下的沿晶断裂为主;裂纹附近应变程度较大,且小角度晶界密度较高。     

GH625和GH536变形高温合金焊接的疲劳裂纹扩展速率分析

测定GH625和GH536变形高温合金在室温下的疲劳裂纹扩展速率,分析合金疲劳裂纹扩展速率与断口特征以及微观组织的关系。结果表明:应力强度因子幅ΔK较小时GH625合金焊缝处的疲劳裂纹扩展速率小于母材,ΔK较大时焊缝处的疲劳裂纹扩展速率较快;在裂纹稳定扩展阶段,GH536合金热影响区的疲劳裂纹扩展速率大于母材;GH625和GH536合金母材断口裂纹扩展区可见明显的疲劳条带特征,而焊缝中心裂纹扩展区以类解理特征为主;GH625和GH536合金焊接部位的疲劳裂纹扩展速率的快慢受焊缝或热影响区内部的析出物影响较大。     

GH864合金蠕变/疲劳裂纹扩展速率及a-N曲线分析

研究了GH864合金不同保载时间下650℃蠕变/疲劳裂纹扩展行为,分析了裂纹扩展过程中蠕变和氧化的作用,以及a-N曲线的转折点含义。结果表明:保载5s时GH864合金以穿晶断裂为主,疲劳作用占主导;保载90s时GH864合金以沿晶断裂为主,蠕变作用占主导。利用Saxena模型可较好地表征本实验条件下650℃蠕变/疲劳交互作用的裂纹扩展速率曲线,可估算较高应力强度因子和较低应力强度因子的裂纹扩展速率。另外,用Saxena模型可求出蠕变和疲劳的表达式,对比分析高温蠕变/疲劳交互作用的裂纹扩展过程中蠕变和疲劳的作用及所占的比例。最后针对a-Ni/Nf、da/dN-a曲线及da/dN-N曲线变换中出现的拐点,结合断口形貌分析了转折点对应的含义。高温合金及其它材料的裂纹扩展速率曲线也适用于以上曲线分析方法。     

GH4720Li合金热变形行为和相变

对GH4720Li合金在1080~1180℃、应变速率为0.01~10 s~(-1)条件下的单道次压缩变形行为进行了研究。利用压缩实验的应力-应变关系曲线,计算了变形条件下的热变形激活能,建立了相应的本构方程和热加工图。结果表明:动态再结晶是GH4720Li合金的主要软化机制;合金在1120~1180℃、应变速率在0.1~1 s~(-1)、真应变0.7时实现完全动态再结晶,最佳变形温度为1120~1140℃;γ′相的析出行为引起峰值应力和热变形激活能显著变化;热变形激活能在1160℃,达到最小值602 k J/mol;应变速率达到1 s~(-1)以上,合金出现失稳现象。     

8090Al—Li合金的疲劳裂纹扩展

研究了8090型Al—Li合?疲劳裂纹扩展行为以及组织结构和环境的影响,结果表明,在空气中,自然时效和欠时效?现出最好的疲劳裂纹扩展阻力,其次是峰时效状态,而过时效状态的疲劳裂纹扩展阻力最低,在3.5%NaCl水溶液中,时效状态对疲劳裂纹扩展行为有着同空气中相同的影响规律,但在同样的时效条件下,在3.5%NaCl水溶液中的疲劳裂纹扩展阻力要比空气中的低,在相同的应力强度因子范围△K作用下,缺口短裂纹和物理短裂纹均表现出比长裂纹高的扩展速率,用位错的平面滑移性和循环滑移可逆性解释了时效的影响,用裂纹的闭合效应和裂纹尖端塑性区尺寸说明了长短裂纹扩展行为的差别。     

固溶温度对GH4720Li合金显微组织和力学性能的影响

通过光学显微镜、场发射电镜和力学性能测试,研究了固溶温度对GH4720Li合金显微组织(晶粒、γ'相)及力学性能的影响.结果表明:随着固溶温度的升高,一次γ'相含量减少,三次γ'相尺寸增大,晶粒长大的趋势也变得明显.当固溶温度超过1120℃后,一次γ'相回溶迅速,晶粒长大迅速,晶粒尺寸分布不均匀性增加.固溶温度与强度呈...     

GH4720Li合金热变形过程动态软化机制

以锻态GH4720Li镍基沉淀强化型高温合金为研究对象,对合金进行了不同工艺参数下的热压缩实验。采用OM、SEM、EBSD和TEM研究了热压缩过程中再结晶晶粒的形成和晶粒内亚结构的演变规律,分析了合金在不同热变形工艺参数下的动态软化机制。研究表明,合金在所有热变形工艺参数下均发生了非连续动态再结晶行为。变形组织分析表明,高温低应变速率能够抑制非连续动态再结晶行为的发生,而提高应变速率能促进非连续动态再结晶行为,且能够获得等轴状尺寸均匀的晶粒组织。未完全溶解细小γ'强化相的钉扎作用能够使变形晶粒内形成高密度位错亚结构和亚晶界,亚晶界角度通过连续的吸收位错而不断地升高,进而以"强化相诱发连续动态再结晶"方式形成细小的再结晶晶粒组织。不同热变形工艺下孪晶界的演变规律分析表明,热变形温度与应变速率通过影响合金的动态再结晶行为来改变孪晶界的数量。     

晶界碳化物对GH864合金裂纹扩展速率的影响

研究不同热处理制度后晶界碳化物对GH864合金650℃裂纹扩展速率的影响。结果表明:不同热处理制度处理后GH864合金晶界碳化物形态逐渐演化:颗粒较少→断续状→连续状→项链状→包膜状。晶界碳化物不断析出起到强化晶界的作用,使裂纹扩展速率降低。得到GH864合金晶界碳化物连续系数fc与裂纹扩展速率的变化趋势图。当晶界碳化物连续系数fc小于1时,抗裂纹扩展能力随晶界碳化物尺寸的增加而增加。建立裂纹扩展速率与晶粒尺寸和晶界碳化物的综合作用的关联性,晶粒尺寸和晶界碳化物之间相互作用存在最低点,抗裂纹扩展能力最佳。     

热处理工艺对GH4720Li合金组织演化的影响

研究了热处理工艺对GH4720Li合金微观组织演化的影响。结果表明:GH4720Li合金在1160℃以下固溶处理时,晶粒缓慢长大,硬度先升高再下降;合金在1160℃及以上温度固溶处理时,晶粒快速长大,硬度单调下降。合金在650~760℃时效处理时,硬度持续升高;合金在850~1050℃时效处理时,硬度先升高再下降;随着时效处理时间的增加,γ'相的尺寸增大,并出现"方形化"的趋势。     

混晶组织对GH4720Li合金高温力学性能的影响

利用光学显微镜、场发射扫描电镜及力学性能测试等手段,研究了不同组织特征对GH4720Li合金高温拉伸和持久性能的影响。结果表明:组织B(局部混晶+一次γ′相)的650℃抗拉强度和屈服强度与组织A(均匀细晶+一次γ′相)相比有所降低;随着混晶程度的提高,组织C(完全混晶+一次γ′相)的抗拉强度迅速下降,但组织C的抗拉强度远高于粗晶组织D(粗晶+无一次γ′相)。不同持久试验条件下,合金的高温变形机制不同:730℃/530MPa条件下,组织A和组织D持久寿命相当,但从组织B和组织C可以看出持久寿命随混晶所占百分比的增加而提高,高温低应力下的变形机制主要为晶界粘滞滑动;680℃/830 MPa条件下主要变形机制是晶内位错滑移,组织A和组织B的持久性能较好,持久寿命随着粗晶所占百分比的增加而降低,同时晶界滑移同样产生一定作用,使得以粗晶为主的混晶组织持久寿命的降幅不大。     

难变形高温合金GH4720Li的超塑性变形行为

利用等温热压缩模拟试验机,对难变形高温合金GH4720Li初始均匀细晶合金不同温度及应变速率下的变形行为研究,计算了判定合金超塑性变形范围的应变速率敏感因子m及对相应变形组织进行分析。结果表明,均匀细晶合金在1040~1130℃、0.0001~0.005 s-1变形区间内,m值随变形温度升高和变形量增加而降低;1040~1100℃、0.0001~0.005 s-1条件下,该细晶合金具有超塑变形的能力,而1130℃时,无论应变速率如何,该合金已经不具备超塑性变形的能力;均匀细晶合金在较高变形温度下最佳超塑性变形所对应的应变速率较高,低温变形时最佳超塑性变形发生需要更低的应变速率。     

固溶处理对GH864合金裂纹扩展速率的影响

研究不同固溶处理后GH864合金650℃裂纹扩展速率的变化规律。结果表明:随晶粒尺寸和固溶温度增加,裂纹扩展速率呈先降低后增加的趋势。根据多组试验数据拟合得到GH864合金晶粒尺寸与裂纹扩展速率的关系式,预测GH864合金晶粒尺寸在100μm左右,抗裂纹扩展能力可能存在最佳值。同时得到GH864合金固溶温度与裂纹扩展速率的关系式。用不同固溶温度将裂纹扩展速率变化规律划分为5个区域,低于固溶温度1080℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而降低,1080℃固溶处理后合金的裂纹扩展速率最低,高于固溶温度1080℃裂纹扩展速率随固溶温度增加而增加。精准控制固溶温度可得到合适的晶粒尺寸和较好抗裂纹扩展能力。     

GH901合金的蠕变裂纹扩展

我们对GH135合金的高温长期实验结果表明,存在一个“开裂界限”K_(It)(或称K_(Ihcc))。当应力强度因子K_I相似文献   

晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用

测定了GH4738合金在650、700、750及800℃空气环境下的疲劳裂纹扩展速率da/d N-ΔK曲线及疲劳裂纹扩展寿命a-N曲线,得出了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响规律,并结合组织性能、疲劳特征、高温及室温下晶界氧化情况等分析了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,随着温度升高,GH4738合金的疲劳裂纹扩展速率(FCGR)增加,合金的断裂方式由沿晶和穿晶混合型断裂向完全沿晶断裂转变;在初始应力强度因子幅度DK为40 MPa·m1/2、晶粒尺寸为30~40 mm时,合金的疲劳裂纹扩展寿命在650~700℃内显著下降,存在一个温度敏感区间,其原因并不是材料的组织和力学性能的变化,主要是高温下的氧化作用所致;O通过裂纹尖端、滑移带间接进入晶界或O直接渗入晶界的方式,与晶界处的活性元素Co、Ti、Al反应生成脆性氧化物,从而降低了晶界强度,使合金的抗疲劳性能显著下降。     

高温疲劳裂纹扩展速率的测试方法

一、前言 60年代以来,由于断裂力学的兴起,使工程构件的设计思想发生了很大变化。从传统的无限寿命设计变为有限安全寿命设计。因而对材料的性能测试提出了新的要求。除提供常规力学性能数据外,还要提供材料的断裂韧性K_(IC)及疲劳裂纹扩展速率da/dN。因此如何可靠地测出材料的da/dN数据,已成为材料试验中的一个重要问题。测试da/dN的关键在于如何方便、迅速、准确地测出试样的裂纹长度。在室温空气中,通常采用20～30倍的读数显微镜直接测量试样的表面裂纹长度。然而在高温下,很     

镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律

对镍基高温合金GH4049在相同载荷、不同温度下疲劳小裂纹扩展规律进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程，发现小裂纹扩展速率的趋势是先快后慢，且温度升高，扩展速率反而下降。这与小裂纹的闭合效应有关，在700％小裂纹的氧化诱发闭合效应比650％时明显。     

多组织因素对GH4738合金裂纹扩展速率的交互影响

提出了一种可以综合反映多组织因素对GH4738合金疲劳裂纹扩展速率影响的多组织因素交互影响方程,并利用不同的热处理制度设计了具有不同组织特征的试样.测定了经不同热处理制度后GH4738合金在650℃下的疲劳裂纹扩展速率.利用该方程分析了GH4738合金晶粒尺寸、碳化物及γ′相尺寸对疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明,多组织因素交互影响方程能很好地定量描述各组织因素对GH4738合金疲劳裂纹扩展速率的影响及其综合影响.增大晶粒尺寸、降低γ′相及碳化物尺寸均可降低GH4738合金疲劳裂纹扩展速率,并且晶粒尺寸对GH4738合金的裂纹扩展速率的影响程度要高于γ′相尺寸及碳化物尺寸.