镍基高温合金GH4169的热机械疲劳行为

在不同温度区间、不同条件下进行GH4169合金的热机械疲劳实验测试其热机械疲劳数据,研究了这种合金的热机械疲劳行为。结果表明：GH4169合金在热机械条件下的迟滞回线具有明显的拉压不对称性;同相位时材料承受压应力,反相位时承受拉应力。拉应力,是影响疲劳寿命的主要因素。应变幅较高时GH4169合金出现平均应力松弛,在高温半周为先循环软化后循环稳定,在低温半周始终趋于循环稳定。     

循环温度范围对Ti-6-22-22合金热机械疲劳行为的影响

采用拉压对称的机械应变控制,研究了Ti-6-22-22合金在200～400℃和200～520℃两个温度范围的热机械疲劳(TMF)行为.结果表明,在200～400℃内,同相和反相热机械疲劳寿命均高于400℃等温疲劳寿命;在200～520℃范围,反相热机械疲劳寿命明显低于520℃等温疲劳寿命.在两个温度范围内,热机械疲劳的循环应力都与相应等温疲劳的循环应力响应有关.纵向剖面金相观察表明,520℃时等温疲劳表面的裂纹更长.循环温度范围扩大导致环境破坏作用增强是热机械疲劳具有明显破坏作用的原因.     

保持时间对定向合金DZ125热/机械疲劳断裂行为的影响

对DZ125定向凝固铸造镍基高温合金进行了应变比为-1.0的同相位三角波和同相位梯形波,550℃()1000℃热/机械疲劳实验研究.实验结果表明:在相同应变幅下,同相位三角波载荷情况下的热/机械疲劳寿命比同相位梯形波载荷情况下的热/机械疲劳寿命长.研究了在两种载荷情况下材料的热/机械疲劳循环应力响应行为.试样断口的微观分析表明:在热/机械疲劳过程中,同时存在疲劳、蠕变和氧化损伤;在同相位三角波载荷下,穿晶 沿晶断裂为疲劳断裂的主要特征;在同相位梯形波载荷下,裂纹主要为沿晶萌生与扩展.这是导致在同相位梯形波载荷下疲劳寿命缩短的主要原因.     

舰船用钛-钢复合过渡接头焊接态疲劳性能试验研究

针对舰船用钛-钢复合过渡接头应用要求,进行了钛-钢过渡接头焊接态拉-压、拉-剪和弯曲疲劳试验,结果表明,疲劳寿命为200万次时,钛钢复合过渡接头结构件的拉-压疲劳极限为73.0 MPa,拉-剪疲劳极限为62.96 MPa,弯曲疲劳最大应力达到360 MPa且接头本身未破坏。拉-压疲劳和拉-剪疲劳S-N曲线可为舰船钛-钢复合过渡接头结构的设计提供支撑。     

钢/锌层状复合材料的力学性能与耗能行为

对复合铸造法制成的钢/锌层状复合材料在不同条件下的单向拉伸和低周疲劳实验进行了研究.结果表明:锌的加入使钢/锌复合材料的塑性得到提高,同时其强度与钢相比有所降低.在单向拉伸条件下,拉伸速度对钢/锌复合材料试样的应力-应变曲线影响不大.在±0.5%,±1.0%,±1.5%应变范围内,所对应的拉压应力随着循环次数的增多而增大,表明材料出现循环硬化行为,并且循环应变的提高使材料的循环硬化行为逐渐明显,进一步循环使拉压应力趋于稳定.     

500MPa级针状铁素体钢的低周疲劳行为

采用光滑圆柱疲劳试样,通过对500MPa级针状铁素体钢进行轴向总应变控制模式的室温低周疲劳实验,研究了实验钢的循环应力-应变行为、应变-寿命特性及循环应力响应。结果表明:当总应变幅为临界应变幅时(Δεt/2=0.35%),循环一开始就进入饱和状态,应力幅值保持不变;当总应变幅低于临界应变幅时(0.2%≤Δεt/2<0.35%),实验钢表现出循环软化特性;当总应变幅高于临界应变幅时(0.35%<Δεt/2≤0.6%),实验钢先表现出循环硬化,达到循环饱和后又表现出循环软化特性。疲劳断口的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样一侧的表面,具有多源性,且裂纹的扩展符合Laird的塑性钝化机制。     

GH34钢的热—机械疲劳性能和等温低周疲劳性能

本文研究了珠光体耐热钢GH34的热—机械疲劳性能。热—机械疲劳试验在最大应变与最高温度同相位和逆相位两种情况下进行。控制波形为三角波,频率为0.008Hz,温度范围为200(?)550℃。GH34在淬火+高温回火状态下,经受热—机械循环,表现出循环软化的特性。热—机械疲劳时的循环应变硬化指数,大于上限温度的等温循环应变硬化指数。同相位和逆相位热—机械疲劳抗力相差不大,但都稍高于550℃等温循环时的疲劳抗力。用550℃等温低周疲劳寿命代替200(?)550℃的热—机械疲劳寿命是可行的,且结果偏于安全。     

汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳特性

在分别控制应变和温度的条件下进行超超临界汽轮机转子10%Cr钢的高温低周疲劳实验,用SEM和TEM分析了10%Cr钢实验前后的表面形貌和亚晶粒结构。根据实验数据拟合应力-应变曲线、应力-寿命曲线和应变-寿命曲线,得到了反映材料高温低周疲劳特性的Ramberg-Osgood参数和Manson-Coffin参数。对比分析了低周疲劳实验初始和结束两个阶段的滞回曲线和应力-寿命曲线,并讨论了不同温度和不同应变幅控制的塑性应变。结果表明,在高温工况下10%Cr钢的塑性应变较为明显,随着应变幅的增大钢的疲劳寿命降低,随着循环周期的变化塑性应变速率经历了下降-过渡-上升三个阶段,曲线出现拐点。最大裂纹长度随循环周期呈非线性扩展,高温低周疲劳载荷使钢中的亚晶粒尺寸增大。     

高速列车制动盘SiCp／A356颗粒增强铝基复合材料的热疲劳性能研究

通过SiCp／A356颗粒增强复合材料切口试样在20℃-300℃循环下的热疲劳试验,获得热疲劳裂纹形成寿命与试样切口半径及厚度等几何尺寸的关系。采用热弹塑性有限元法模拟热疲劳试验中试样切口根部的应力．应变响应,进而揭示出残余应力形成机制。结合热疲劳试验的裂纹形成寿命与有限元模拟的应力．应变响应,建立起考虑平均应力影响的...     

铝-铝-钢与铝-钛-钢复合板疲劳性能对比研究

针对船体结构对铝-钢复合板的选材与节点设计需求,对铝-铝-钢与铝-钛-钢复合板开展了轴向拉-压疲劳试验,测试了材料的条件疲劳强度与S-N曲线,对比分析了两种铝-钢复合板的疲劳断裂行为与断裂位置。结果表明,在应力比为-1,轴向拉-压载荷条件下,铝-铝-钢复合板的条件疲劳强度为28.8 MPa,铝-钛-钢复合板的条件疲劳强度为55.0 MPa。在疲劳寿命接近的条件下,后者比前者能够承受更大的应力,抵抗疲劳扩展能力更强。铝-铝-钢复合板疲劳断裂主要发生于1060纯铝层,铝-钛-钢复合板疲劳断裂发生于3003铝合金层,疲劳断裂位置与铝-钢接头组成材料的抗拉强度大小密切相关。     

16Mn/Zn抗震复合材料的单向拉伸与循环变形行为

采用复合铸造工艺将16Mn钢和工业纯锌制备出双金属层状抗震复合材料,并对其在不同条件下的单向拉伸性能和循环变形行为进行了研究.研究表明:在单向拉伸条件下,应变速率对复合材料试样的应力-应变曲线影响不大;在0.5%、1%、1.5%应变下所对应的拉压应力随循环次数的增多而增大,材料出现循环硬化行为,并且循环应变的提高使材料的循环硬化行为逐渐明显,进一步循环使拉压应力趋于稳定;16Mn钢/锌抗震复合材料试件具有滞回特性,使结构适应反复载荷作用下的内力和变形,起到减震的作用.     

热作模具钢在高温热机械应力循环下的疲劳断裂行为

研究了热作模具钢在应力控制下的等温疲劳和同相热机械疲劳寿命，发现在相同的应力幅下，同相热机械疲劳寿命低于上限温度的等温疲劳寿命。通过研究疲劳过程中的循环应变响应和疲劳断口特征时发现，等温疲劳条件下，滞后环朝压缩方向发展，疲劳裂纹主要为穿晶萌生与扩展；在热机械疲劳条件下，滞后环朝拉伸方向发展，疲劳裂纹主要沿晶萌生与扩展。这是导致同相热机械疲劳寿命低于等温疲劳的主要原因。     

纤维增强金属基复合材料层板热/机械疲劳性能试验研究

进行了B／Al层板250～350℃温度循环范围内的同相位、反相位的热／机械疲劳寿命试验以及250℃和350℃下的等温疲劳试验与宏微观分析研究。结果表明：同相位与反相位的热／机械疲劳S—N曲线出现相交，以交点做应力水平线FPF，在FPF以上，同相位的热／机械疲劳(TMF)比反相位的要短；而在FPF以下，同相位的TMF寿命比反相位的要长；无论是同相位，还是反相位的TMF寿命，均低于250℃和350℃下的等温疲劳寿命；疲劳裂纹起源于纤维与基体界面，并随着基体的横向开裂而扩展，但最终的疲劳损伤机理不仅取决于应力水平，还取决于试验环境条件；纤维与基体之间界面反应区在TMF的损伤扩展方面起了主要作用。     

高温合金材料时间相关热机械疲劳寿命预测技术

本文在变温非线性运动强化规律所描述的高温合金材料热机械疲劳应力－应变循环特性的基础上,重点讨论了应变控制的时间相关热机械疲劳寿命预测技术。对于温度循环的影响,采用由应变能密度表示的损伤参数,并且引入了温度损伤系数。对于循环时间的影响,引入了蠕变─疲劳相互作用的损伤机制,采用韧性耗散损伤模型。在确定模型的一些参数时,采用等温力学试验和疲劳试验的数据,把等温疲劳研究成果推广到变温疲劳分析领域。     

颗粒增强复合材料热机疲劳性能的模拟分析

针对颗粒增强复合材料，基于杂交应力元的基本原理，推导考虑塑性应变、热应变和蠕变应变的Voronoi单元。利用新单元模拟分析机械疲劳载荷和热疲劳载荷的相位关系及夹杂的拓扑结构对结构的热机疲劳迟滞回线影响。     

大尺寸异种钢焊接管板结构低周疲劳行为研究

基于有限元方法对承受交变载荷的大尺寸异种钢焊接管板结构的应力应变场分布与变化的分析结果,预测了疲劳裂纹的产生位置,并进行了相应的疲劳试验研究.结果表明,焊接接头的受拉表面和受压表面焊趾部位分别为所在表面的最大应力和应力幅的峰值位置,且由于在第一个循环周期加载过程中产生塑性变形,导致稳定循环加载期间两侧焊趾部位均承受拉-...     

8.8级螺栓用ML40Cr钢的疲劳性能和裂纹扩展行为

针对紧固螺栓在不同预紧力下的疲劳可靠性问题,对ML40Cr钢母材进行拉-拉疲劳和对称三点弯曲实验,研究输电铁塔用8.8级紧固螺栓用钢的疲劳性能和裂纹扩展行为。拉-拉疲劳实验的结果表明,在不同应变幅的疲劳加载条件下,以材料抗拉强度的50%作为平均应力时ML40Cr光滑试样的疲劳极限为263 MPa,缺口试样的疲劳极限为95 MPa。用有效应力(σ)参数法处理平均应力对ML40Cr疲劳曲线的影响,得到8.8级螺栓用钢ML40Cr的疲劳缺口敏感度为0.31。依据对称三点弯曲实验的疲劳实验结果,得到8.8级螺栓用钢ML40Cr的裂纹扩展速率关系式为da/d N=10-10(?K)2.2。探讨ML40Cr用钢的缺口疲劳强度和疲劳裂纹扩展机制。     

车轮应变疲劳性能及损伤演变规律研究

试验分析了Φ９１５喂线车轮的低周疲劳性能，测定了循环稳定和单调拉伸应力－应变曲线，给出了应变－寿命及应力－寿命关系，讨论了循环软化循环硬化特性，导出应变疲劳损伤演变方程和寿命估算方程，还列表给出车轮钢的全部应变疲劳参数和与之对应的静态参数，可供设计选材、寿命估算时使用。     

含稀土H13钢热变形行为及热加工图研究

利用Gleeble-3800热力模拟试验机在900~1 200℃、0.01~10s~(-1)的实验条件下,对含稀土H13进行了热压缩。根据获取的流变应力曲线,建立了含稀土H13钢的高温热变形本构方程及热加工图,并分析了变形后的金相组织。结果表明,在高应变速率下流变应力曲线说明了含稀土H13钢具有断续再结晶行为,稀土的加入显著提升了H13钢的应力值,经计算含稀土H13钢的热激活能为573kJ/mol,适宜的热加工参数为1 050~1 200℃、应变速率0.01~1s~(-1)。稀土的加入拓宽了H13钢的热加工参数范围。     

试样尺寸对定向合金DZ125热机械疲劳寿命的影响

对DZ125定向凝固铸造镍基高温合金进行了三种相位和两种试样尺寸的热机械疲劳实验研究.实验结果表明:在热机械载荷下,试样表面和内部温度梯度以及蠕变和氧化损伤的存在,导致试样工作段直径影响热机械疲劳寿命.当应变水平较高(疲劳寿命较短)时工作段直径为φ8mm试样的疲劳寿命和工作段直径为φ6mm试样的疲劳寿命无明显差别.当应变水平较低(疲劳寿命较长)时工作段直径为φ8mm试样的疲劳寿命比工作段直径为φ6mm试样的疲劳寿命长.