LY-12CS铝合金在空气和盐水介质中△K_(th)和da/dN规律的研究

本文用中心缺口拉伸试样(CCT试样)测试了LY-12CS铝合金在室温空气和3.5％NaCl水溶液介质中三种载荷比(R=0,R=0.33,R=0.67)条件下的疲劳裂纹扩展门坎值△K_(th)及da/dN,结果表明: (1)在三种载荷比条件下,盐水介质比空气介质明显地降低了△K_(th)而提高了疲劳裂纹扩展速率da/dN。在我们试验的三种载荷比△K=7～15kg/mm~(3/2)范围内,盐水介质的da/dN是空气介质的1.6～3.4倍。 (2)在两种介质中,随着载荷比R(或平均应力)的增加,门坎值△K_(th)下降而da/dN增加。     

温度因素对LY-12CS铝合金△K_(th)及da/aN的影响

本文用中心缺口拉伸试样(CCT试样)在空气介质中测试了LY-12CS铝合金从室温到250℃的疲劳门坎值△K_(th),以及200℃三种载荷比(R=0,0.33,0.67)条件下门坎值以上的裂纹扩展速率da/dN。结果表明: (1)在试验的温度范围内,随着温度的升高,门坎值△K_(th)也随着升高; (2)在250℃以下升高温度并不提高裂纹扩展速率da/dN,而是降低了da/dN。在三种载荷比条件卜,△K从7～12kg/mm~(3/2),室温的da/dN是200℃的1～3倍。     

钢的屈服强度及平面应变断裂韧性和疲劳裂纹扩展速率之关系的经验表达式

测定了5CrNiMo 及3Cr2W8V 钢的疲劳裂纹扩展速率 da/dN。讨论了钢的屈服强度σ_s 及平面应变断裂韧性 K_(1C)和 da/dN 之间的关系,提出了经验表达式:da/dN=A·(△K)~2/E·σ_s·(K_(1C)-K_(max))。根据一种热处理状态下的 da/dN/△K 关系便可计算获得同种钢在其它热处理状态下的 da/dN 值。     

温度对TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响

对TC4-DT损伤容限型钛合金在150℃,25℃下的疲劳裂纹扩展速率da/dN进行了测试,给出了扩展速率和应力强度因子幅值△K之间的关系曲线.用SEM对2种温度下断口形貌进行了观测,实验结果表明,150℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的疲劳裂纹扩展速率,25℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的门槛值;稳态扩展区解理断裂和条带循环机制共存,150℃的da/dN试样中的疲劳辉间距比25℃试样细;快速扩展区的断口形貌呈韧窝型静载断裂特征,150℃的da/dN试样中的韧窝比25℃试样深.     

各种高强度钢在海水中的腐蚀疲劳开裂

对 HT80,Hy140,Hy180,Hy240,HP9-4-20,pH13-8Mo 以及18Ni(200)马氏体时效钢测定了在空气中(16.7赫兹)和海水中(0.167赫兹)的疲劳裂纹扩长速率(da/dN)_(air)和(da/dN)_(cor)。采用的应力比 R=0.10和0.50。用(da/dN)_(cor)/(da/dN)_(air)的比率γ_(0.167Hz)作为评定海水对疲劳裂纹扩展的影响程度。所得结果如下:(1)615℃回火的 Hy140钢和 HP9-4-20钢的γ_(0.167Hz)值较低。(2)全部试验用钢在 R=0.10时,⊿K=50～100公斤/毫米3/2γ_(0.167Hz)获得最大值。在⊿K<20～40公斤/毫米~(3/2)和⊿K>250公斤/毫米~(3\2)时,海水对疲劳裂纹扩展速率没有影响。(3)在较低裂纹扩展速率下,γ_(0.167Hz)取决于 K_(max)和⊿K,而在较高裂纹扩展速率下则取决于⊿K。γ_(0.167Hz)的最大值决取于K_(max)。(4)得到18Ni(200)马氏体时效钢的γ_(0.167Hz)和脆性断裂的断口率之间有良好的对应关系。     

铁素体不锈钢的疲劳裂纹扩展

本文用线弹性断裂力学法研究了 AISI409与18Cr—Nb 铁素体不锈钢在 25～649℃ (77～1200°F) 空气环境下的疲劳裂纹扩展 (FCP) 行为。疲劳裂纹扩展速率 (da)/(dN) 满足 Paris 关系:(da)/(dN)=C(⊿k)~n。室温下应力比 (R) 对(da)/(dN)的影响在低⊿k下较为敏感。(da)/(dN)随温度的提高和加载频率的减小而增加,但对18Cr—Nb,475℃(885°F)下的(da)/(dN)却高于538℃(1000°F)下的(da)/(dN),这与含Cr量高于15％时的475℃脆性有关。文中还测定了室温与高温下的材料常数c与n值。并对疲劳裂纹扩展机理进行了探讨。     

疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系,测得疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展速率da/dN,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径,是接头中韧性最低的热影响区过热区,裂纹在铁素体材料侧,跟随熔合线并平行于熔合线5～25μm扩展,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢接头的扩展速率为：da/dN=7.07×10-13(△K)3.863。     

30Cr1Mo1V钢汽轮机转子高应力段的疲劳裂纹扩展速率

在某已服役了16 a的30Cr1Mo1V钢汽轮机转子的高应力段取样制作成紧凑拉伸试样,用MTS 810.50试验机进行室温和538℃下的疲劳裂纹扩展速率试验。结果表明：该钢疲劳裂纹稳定扩展阶段的疲劳裂纹扩展速率适用于Paris公式,室温下的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=2.2101×10-8（ΔK）2.9163,538℃下的疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=9.8794×10-8（ΔK）2.6844;对于30Cr1Mo1V转子钢,温度升高,疲劳裂纹扩展速率加快;30Cr1Mo1V转子钢在疲劳裂纹稳定扩展阶段存在转折点,将该阶段又细分为两段,经过转折点后疲劳裂纹扩展速率的增速减慢;与原始材料相比,已服役16 a的30Cr1Mo1V钢汽轮机转子高应力段材料的疲劳裂纹扩展速率增大。     

QStE380TM SEW092钢疲劳性能研究

对QStE380TM SEW092材料进行疲劳试验,得到了应力-寿命曲线,当σ＞σ0.1时,N＝6.722×1041×σ-13.196,σ0.1＝335MPa;得到了应变疲劳特性△σ/2＝919(2Nf)-0.0923,△εp/2＝L 08(2Nf)-0.7599,△σ/2＝912(△εpp/2)0.1204.其裂纹扩展速率为当da/dN≥5×10-5mm/周,da/dN＝L 041×10-9(△K)3.3012;当da/dN＜5×10-5mm/周,da/dN＝3.747×10-12(△K)6.8595.     

6061-T6 铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展

目的研究6061-T6铝合金激光焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并分析裂纹扩展的影响因素。方法利用光纤激光器,焊接尺寸为150 mm×100 mm×4 mm(焊接方向、横向、熔深方向)的6061-T6铝合金,采用SE(B)三点弯曲疲劳裂纹扩展试验并利用连续降K法,分别在空气和人工海水中进行疲劳裂纹扩展试验,通过使用金相显微镜(OE)和扫描电子显微镜(SEM),对金相结构进行观测分析。结果同样工艺参数的焊接接头,在海水中疲劳裂纹门槛值(4.063 016 MPa·m~(0.5))大于空气中的门槛值(3.479 166 MPa·m~(0.5));在疲劳裂纹扩展中速区(da/dN10~(-5) mm/cycle)时,海水焊接接头疲劳裂纹扩展速率大于空气中的,低速区(da/d N10~(-5) mm/cycle)则小于在空气中的。结论成形良好的焊缝、晶粒细小的焊缝组织有助于接头疲劳裂纹扩展性能的提高;中速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏大,主要是由腐蚀条件下焊缝裂纹尖端阳极溶解和交变载荷共同作用导致;低速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏小,主要原因是腐蚀产物堆积于疲劳裂纹扩展尖端,产生较强裂纹闭合效应。     

SA387GR.11CL.12钢单面焊对接接头的疲劳裂纹扩展性能评定

就ASME锅炉压力容器规范的SA387GR.11CL.12钢的单面焊对接接头进行了疲劳裂纹扩展试验,得到在用含缺陷压力容器的安全评定用的da/dN与ΔK的关系式为:da/dN=15.0×10~(-9)ΔK~(3.34),它与GB/T 19624-2004推荐的公式相比,在相同的ΔK下,扩展速率要比推荐值大。因此对其进行安全评定时不建议采用GB 19624-2004推荐的公式。     

显微组织对Ti-6Al-4V ELI合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了Ti-6Al-4V ELI合金板材的显微组织对疲劳裂纹扩展速率的影响.用金相显微镜对不同热处理制度下该合金α和β转变组织的变化进行了观察分析.采用MTS-810低周疲劳试验机测试合金的裂纹扩展速率.通过Origin 6.0软件对数据进行处理并绘制裂纹扩展速率(△a/△N)与应力强度因子幅△K的关系曲线.结果表明:在Pairs区范围内,疲劳裂纹扩展速率对双态组织中初生α相含量的多少不敏感,而在近门槛区和快速扩展区,裂纹扩展速率对组织比较敏感;在本实验研究的条件下,细针编织状魏氏组织的da/dN<平直状片层组织的da/dN<双态组织的da/dN.     

挤压SiCw／LD2复合材料的疲劳裂纹扩展

本文测量了挤压19％(Vol)SiCw/LD2复合材料疲劳裂纹扩展的门槛值ΔK_(th)和扩展速率da/dN。并在扫描电镜下观察了疲劳断口形貌。结果表明,复合材料在门槛值附近和中速扩展区的疲劳裂纹扩展抗力高于基体材料LD2合金。复合材料纵向试样于170℃时效后的疲劳裂纹扩展抗力高于150℃时效,疲劳裂纹扩展扩展过程包括不在一个面内的微裂纹长大和联接这些微裂纹的(Ⅰ+Ⅱ)复合型裂纹的扩展。与裂纹相垂直的晶须有效地阻碍了微裂纹的长大。     

恒幅载荷下疲劳裂纹扩展速率试验的数据处理及寿命估算的ALGOL程序

本文叙述了疲劳裂纹扩展速率试验数据处理的ALGOL计算程序。 本程序有下列几个特点:用七点递增多项式法对裂纹长度a与循环数N的数据进行拟合,并对ASTM E647—78T中推荐的FORTRAN程序做了一些改进;可用Paris公式或Forman公式对紧凑拉伸试样(CT)或中心穿透试样(CCT)的数据进行处理;能按照线弹性判据自动筛选数据;对实验有效性检验,采用表征da/dN数据分散度的可变因子VF,VF=exp(4s),s为剩余标准离差;给出置信度为95％的概率分散带。 本程序计算结果,可列表打印以下参数:a,N;△K,da/dN;材料常数C,n(或m);[(1—R)K_c-△K]da/dN,△K;以及带裂纹试样的寿命估算值等等。 大量的实践表明:本文推荐的ALGOL计算程序,是处理分析疲劳裂纹扩展速率试验数据的简便而有效的好方法。     

挤压AZ31B镁合金圆棒不同取向的疲劳裂纹扩展

使用紧凑拉伸(CT)试样,研究了挤压AZ31B镁合金圆棒三个方向的组织及疲劳裂纹扩展性能。结果表明,疲劳裂纹以穿晶为主的混合方式沿滑移带扩展。T-L方向裂纹呈直线扩展,扩展速率最高,T-R方向孪生和滑移协同塑性变形,裂纹局部偏转,呈波浪形沿径向扩展,扩展速率较低,强织构和不均匀组织引起L-T方向裂纹分叉和偏离,降低了裂纹尖端有效驱动应力强度因子幅,裂纹扩展速率最低,在疲劳裂纹扩展速率(da/dN)与应力强度因子幅(ΔK)的关系曲线上出现水平段。在ΔK较小时加载频率对裂纹扩展速率的影响不大,ΔK>3 MPa m时裂纹扩展速率随着加载频率的提高而减小。     

显微组织及频率对Ti_3Al基合金疲劳裂纹扩展速率的影响EI北大核心

以不同的频率对具有不同显微组织的Ti3Al基合金的疲劳裂纹扩展行为进行了研究。结果表明,显微组织及频率对材料的da/dN有强烈的影响,1080℃固溶处理组织具有最低的疲劳裂纹扩展速率,1110℃固溶处理组织具有最高的疲劳裂纹扩展速率。随着频率的降低,三种显微组织的疲劳裂纹扩展速率都有所增加。初生α2相的体积分数是影响疲劳扩展速率的重要因素。含有初生α2相的组织及不含初生α2相的组织的疲劳裂纹扩展有不同的机制。     

喷射成形GH738合金的疲劳裂纹扩展行为

进行了不同温度、频率和应力比条件下喷射成形GH738合金紧凑拉伸(CT)试样的疲劳裂纹扩展试验,分析了相应条件下的疲劳裂纹扩展速率及其对疲劳裂纹扩展行为的影响规律。结果表明:随着温度的升高,裂纹扩展速率略有加快;加载频率降低,疲劳裂纹扩展加速;裂纹扩展速率da/d N随应力比R的增大而增大。疲劳断口呈现多裂纹源特征,裂纹稳定扩展为疲劳条带机制。     

基于概率统计理论的da/dN-△K曲线分析方法研究

通过对高强钢(10Ni5CrMoV)裂纹扩展速率试验结果中da/dN和ΔK两列数据进行对数插值,利用概率统计理论建立p-da/dN-ΔK曲线分析方法——da/dN-ΔK成组法,并与a-N统计法作了对比研究,结果表明:在有效ΔK范围内的任一可靠度p下,da/dN-ΔK法得到的p-da/dN值均比a-N法得到的p-da/dN值大,当ΔK为最大值100 MPa·m~(0.5)时,da/dN-ΔK法得到的p_(0.99)-da/dN值比a-N法得到的p_(0.99)-da/dN值约大25%;da/dN-ΔK法获得的p-da/dN-ΔK曲线与实际试验结果中da/dN、ΔK分布符合较好,是一种获得材料p-da/dN-ΔK曲线的有效方法。     

人工海水中结构钢在不同电位、裂纹深度和加载频率下的慢速腐蚀疲劳裂纹增长

为了得到海水中钢的慢速腐蚀疲劳裂纹增长的实验数据,业已建立了一种对十二条裂纹同时进行研究的专用技术设备和试验程序。研究注重于对试验条件加以选择和控制,典型条件有BS436050D钢,t=12℃,应力比R=0.02—0.06。本文主要结果以裂纹扩展速度da/dN的形式给出,da/dN以10~(-7)～10~(-5)毫米/周次的低da/dN范围内的应力强度幅△K的函数的形式表示,对这些结果进行统计处理并评价了各种参数的意义。本文已经指出了与空气比较人工海水的显著影响,并说明了电化学电位和裂纹深度的重要影响,据本研究所得结果表明,对于浅裂纹,各种腐蚀条件可最大地增大裂纹增长率,同时,通过阴极保护又可最有效地减小裂纹增长率。本文指出,就这些影响来说,对初始裂纹深度a=1—3毫米和初始裂纹深度a=3—7毫米这两种裂纹是迥然不同的。在本研究中未明显地揭示在10和60周/分的两种加载频率下以及-800和-1100毫伏的不同电位下裂纹增长率的可能差异。虽然在所研究的范围内,这些差异似乎是小的,但特别低的电位和不同频率的通常影响是很重要的,因而应在将来的工作中予以校核。未来的工作,也应进一步研究较高R值和其它参数之影响。     

含氢的Ti-2Al-2.5Zr合金的静态和动态断裂行为研究

采用紧凑拉伸(CT)试样,研究了含氢110μg/g的Ti-2Al-2.5Zr钛合金在室温的静载延迟裂纹扩展(da/dt)和疲劳加载裂纹扩展(da/dN)行为,用扫描电镜观察了断口形貌.结果表明,Ti-2Al-2.5Zr合金含氢110μg/g即足以引起材料的静载氢致延迟断裂,氢在裂纹尖端扩散聚集并析出氢化物,导致材料变脆,是氢致延迟断裂的微观机制;而相同含氢量时对疲劳断裂过程的影响微弱,疲劳断裂受通常的裂纹萌生、稳态扩展和瞬断机制控制.