定向凝固钴基合金DZ40M高温缺口疲劳性能及其断口研究

研究了定向凝固钴基高温合金ＤＺ４０Ｍ７００℃和９００℃缺口疲劳性能有疲劳断口。结果表明,ＤＺ４０Ｍ合金具有较高的抗高温缺口疲劳破坏能力,７００℃和９００℃缺口疲劳强度分别为２８５ＭＰａ和２０３ＭＰａ,且表现出低的疲劳缺口敏感性,７００℃和９００℃疲劳缺口敏感度仅为０．１４６和．１５３。在交变载茶作用下,７００℃缺口疲劳裂纹是以小平面方式,沿着｛１１１｝滑移面扩展,而９００℃缺口疲劳裂纹是在交变载荷     

Ti－75合金腐蚀疲劳性能

用自制的液体自动循环装置，在室温下对Ｔｉ－７５合金进行了腐蚀疲劳性能的试验研究。结果表明，Ｔｉ－７５合金在大气、３．５Ｗｔ％ＮａＣｌ溶液条件下，在１×１０７周次下的疲劳极限为３９２ＭＰａ和４３１ＭＰａ。并在大气，３．５ｗｔ％ＮａＣｌ条件下，对Ｔｉ－７５和ＴＡ５的抗腐蚀疲劳性能进行对比研究，发现Ｔｉ－７５比ＴＡＳ分别提高了２９％和２６％。提高原因与合金显微组织等密切相关。     

Mg,Cu及时效对ZA27合金组织和腐蚀特性的影响

研究合金元素Ｍｇ和Ｃｕ及时效处理时间及ＺＡ２７合金的组织和腐蚀特性的影响。研究发现，元素Ｍｇ，Ｃｕ和时效处理对合金的组织转变有大影响，Ｍｇ抑制α和β相的固相转变，而Ｃｕ促进α和β相的固态转变，从而影响合金的腐蚀特性。根据盐雾腐蚀试验结果结合组织特征得出：ＺＡ２７合金中Ｍｇ和Ｃｕ的合适加入量分别为０．０３％－０．２０％Ｍｇ，０．５％－２．５％Ｃｕ，最佳时效处理时间为２ｈ适宜。     

固溶和时效对压铸AZ91HP合金力学性能的影响

与压铸Ｍｇ合金试样ＡＺ９１ＨＰ－Ｆ相比,压铸后经固溶处理的Ｍｇ合金ＡＺ９１ＨＰ－５４的硬度和屈服强度降低,延伸率,抗拉强度显著提高,抗拉强度与屈服强度比由压铸态的１．５９上升至２．１６。固溶处理后再经时效处理的Ｍｇ合金ＡＺ９１－ＨＰ－Ｔ６的延伸率稍微降低,屈服强度和抗拉强度则显著提高,平均硬度值由压铸态的ＨＢ７４上升至ＨＢ９８。     

TA2马氏体滚压强化研究

研究了TA2马氏体经滚压强化后，组织结构、残余应力、表面粗糙度的变化以及三者对材料疲劳性能的影响。滚压可使其疲劳极限提高12％；滚压组织结构中位错数量增加，并有变形孪晶生成；滚压引起的残余压应力数值较小，疲劳后没有产生明显的松弛；表面粗糙度降低。     

残余压应力对缺口疲劳性能的影响

本文研究了喷丸和滚压后缺口报部的残余压应力分布及其对疲劳极限和裂纹扩展速率的影响。残余应力在缺口部位有应力集中效应，其数值不仅取决于缺口的几何形状还和材料强度有关。表面形变后高强度材料的残余应力集中系数大又不易在交变载荷下松弛，因此提高缺口疲劳极限比光滑件更显著，在预测疲劳裂纹扩展时可将残余压应力作为附加闭合力迭加在裂纹自身的闭合力上用这种方法计算得的裂纹扩展速率和实验值很接近。     

粉末热锻Al－Si合金

研究了Ａｌ－Ｓｉ合金粉末热锻密实工艺和合金性能。结果表明，当合金含硅量不超过３０％时，锻坯的密度可达到理论密度的９９％以上。合金组织中初晶硅分布均匀，没有针状或大块片状组织出现。添加Ｃｕ、Ｍｇ的Ａｌ－１０Ｓｉ－２Ｃｕ－１Ｍｇ和Ａｌ－１５Ｓｉ－２Ｃｕ－１Ｍｇ合金性能比相应的Ａｌ－Ｓｉ二元合金明显提高，拉伸强度分别达到２８４～３２４ＭＰａ和３０４～３３３ＭＰａ，布氏硬氏１２４～１２８和１２２～１２４     

ZAlSi7Mg1A合金锶变质的研究

用０．０３～０．０８％Ｓｒ对ＺＡｌＳｉ７Ｍｇ１Ａ合金进行变质，其变质工艺为：先用Ｃ２Ｃｌ６除气，静置扒渣后加Ｓｒ，并同时通氩气，其流量为３～６Ｌ／ｍｉｎ，直至出炉浇注。该工艺可保证合金变质良好、无气，合金的综合性能较Ｎａ变质有提高。     

工艺因素对球铁曲轴疲劳性能的影响

对经正火、气体氮化、圆角滚压三种工艺的球墨铸铁曲轴进行弯曲疲劳试验，测出其疲劳极限M-1(50％)分别为1471、1935和3010N-m。说明了采用气体氮化工艺的球铁曲轴疲劳强度比正火态提高31％；而采用圆角滚压工艺的球铁曲轴疲劳强度比正火态提高104％。     

微量Sc和Zr对Al—Mg合金铸态组织的晶粒细化作用

制备了Ａｌ５Ｍｇ、Ａｌ５Ｍｇ０．２Ｓｃ、Ａｌ５Ｍｇ０．１Ｚｒ和Ａｌ５Ｍｇ０．２Ｓｃ０．１Ｚｒ四种铸态合金，采用金相显微镜和扫描电镜观察分析了微量Ｓｃ和Ｚｒ对ＡｌＭｇ合金铸态组织的晶粒细化作用及其机理。结果发现，０２％的Ｓｃ并未使ＡｌＭｇ合金产生晶粒细化作用，而０２％的Ｓｃ与０１％的Ｚｒ复合添加则使ＡｌＭｇ合金产生了极其强烈的晶粒细化作用。这一作用的产生，是由于Ｓｃ、Ｚｒ与Ａｌ在合金熔体中生成了Ａｌ３Ｓｃ和Ａｌ３Ｚｒ复合粒子，这种粒子在合金凝固过程中，起到了非均质晶核细化晶粒的作用     

表面喷丸强化处理对TC11钛合金疲劳性能的影响

目的改善TC11钛合金的抗疲劳性能。方法采用喷丸表面强化工艺对TC11钛合金进行了表面强化处理,研究了喷丸强化处理、喷丸+二次喷丸强化处理对TC11钛合金试样表面粗糙度、残余应力、显微组织及疲劳性能的影响。结果喷丸处理能够在试样表层引入厚度约230?m的残余压应力场,但同时导致试样表面粗糙度值增加。喷丸后进行表面二次喷丸,试样表面残余压应力值和残余压应力峰值提高,但残余压应力峰值的位置和残余压应力层的厚度变化不大。二次喷丸对试样表面起到一定程度的修复作用,使试样表面粗糙度值降低。喷丸后试样表层组织发生明显的塑性变形,晶粒变细,而喷丸+二次喷丸处理可使试样表层组织得到进一步细化。喷丸处理后,试样的疲劳强度由480 MPa提高至540 MPa,提高了12.5%,二次喷丸使试样的疲劳强度提高至570 MPa,在喷丸的基础上继续提高了5.5%。结论喷丸后对试样表面进行二次喷丸对表层残余应力场的影响不大,二次喷丸主要通过降低试样表面粗糙度值和细化试样表层组织,使试样的疲劳强度得到进一步提高。     

Effect of surface rolling on fatigue behavior of a pearlitic ductile cast iron

Surface rolling is a mechanical treatment usually used in parts fabricated with steel and ductile cast iron, specifically in stress concentration regions, to improve fatigue properties. This process hardens and introduces compressive residual stresses to the surface of the material through the application of controlled strains, thus provoking a reduction of resulting tensile stress at its surface under cyclic loading. This work deals with the effect of surface rolling on high cycle fatigue behavior of a pearlitic ductile cast iron used in crankshafts by the automotive industry. Rotating bending fatigue tests were performed in both smooth and notched specimens, the latter either with or without a surface rolling treatment. Compressive residual stresses and heavy plastic deformation imposed on the surface grains due to cold work made difficult the nucleation and propagation of the crack at the rolled surface of the notch. As a consequence, surface-rolled notch testpieces presented a higher endurance limit (478 MPa) than both smooth (299 MPa) and notched (166 MPa) testpieces did. The surface rolling apparatus developed for this work proved to be very efficient and simple, providing good control of parameters involved in the process (i.e., rolling load, frequency, and number of revolutions).     

超声滚压强化对2D12铝合金疲劳性能的影响

通过对比分析2D12铝合金超声强化试样与抛光试样的疲劳性能,对表面硬化、残余应力和疲劳寿命进行了研究。残余压应力和梯度纳米晶结构对改善构件的疲劳性能起着至关重要的作用,可以有效减少疲劳裂纹的萌生和扩展。实验及分析预测结果表明,试样经超声强化后,轴向压应力提高了55%,显微硬度提高了20%。通过对表面强化规律的研究,为2D12铝合金的强化工艺和疲劳性能的影响提供了指导。     

ANALYSIS OF DISTRIBUTIONS OF RESIDUAL STRESS AND STRAIN BENEATH A NOTCH AFTER ROLLING

The fatigue property of the notched part can be improved significantly by introducingcompressive residual stress resulting from surface plastic deformation at the notch.Theresidual stress and strain distributions beneath the notch is predicted by using finite elementmethed (FEM) of large strain elasto-plastic analysis in this paper.It is investigatedwheather the rolling process could be replaced by a plane-strain indenting with a model inthe analysis.The effects of material strength.notch radius r.and indentation and depth Δhon the distribution of residual stress and strain are discussed.The agreement of predictedand experimental results is good enough.     

铁路车轴表面强化技术研究与应用

车轴是列车转向架的核心部件之一,引发车轴失效的表面损伤形式主要包括腐蚀、微动磨损和外物致损。表面强化可改善车轴表面完整性,进而抑制裂纹萌生和延缓裂纹扩展,以提高车轴疲劳强度并延长剩余寿命。车轴表面强化技术主要包括滚压、喷丸及表面感应淬火。首先,概述了国内外普速和高速列车车轴表面强化技术的基本原理:滚压和喷丸等物理强化方式使车轴表面塑性变形硬化并引入残余压应力,表面感应淬火通过马氏体相变提高车轴表面强度并引入残余压应力。然后,重点综述了上述3种表面强化技术的研究进展及其在当前车轴制造过程中的应用,其中,深度滚压是车轴表面强化的主要方式,表面感应淬火主要应用于部分高铁车轴上,而喷丸在车轴上的应用尚少。最后,从经济性和安全性的角度对比了车轴表面强化技术的优劣:喷丸强化深度有限,不足以提高车轴剩余寿命;中碳钢车轴表面淬火方案在淬硬层深度和残余应力大小方面均优于合金钢车轴滚压方案。基于损伤容限设计的评价为未来车轴表面强化技术的研究和应用提供了借鉴。     

激光冲击强化对TC4 钛合金缺口叶片疲劳强度的影响

目的 提高航空发动机叶片抗外物损伤的性能。方法 采用薄壁件激光冲击强化工艺,对某型发动机TC4钛合金叶片包含一阶弯曲振动节线区域的表面进行处理,随后在叶片前缘一阶弯曲振动节线位置设计不同应力集中系数的缺口。参考有限元仿真软件分析结果和相关标准要求,预制应力集中系数Kt为3.2的缺口。通过力值校核和有限元仿真之间的多次迭代,明确应力测试位置与缺口危险点应力之间的关系。通过振动疲劳试验对激光冲击强化效果进行评价。通过扫描电子显微镜观察疲劳断口的形貌,采用残余应力仪对梯度残余应力进行测试,并提取相应位置的半峰全宽值,对激光冲击强化提升缺口叶片疲劳强度的原因进行分析。结果 经激光冲击强化处理后的钛合金缺口叶片在107次循环下的疲劳强度提升了63.2%;残余压应力层深度可达1.5 mm,且表层位错密度提升了67.5%;经激光冲击强化处理后钛合金缺口叶片裂纹萌生于近表面。结论 激光冲击强化引入的表层梯度残余压应力和位错增殖是缺口叶片疲劳强度提升的主要原因。     

形变强化金属材料表面状态特征的疲劳演变研究进展

概述了形变强化技术对金属材料疲劳性能的增强机理,主要归因于残余压应力、加工硬化、微观组织等表面状态特征的协同作用。重点综述了形变强化处理后金属材料表层的残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征在热载荷、机械载荷影响下疲劳演变的研究进展,分别总结了热载荷、机械载荷以及热–机械耦合载荷等作用条件下残余应力松弛行为、加工硬化松弛行为以及微观组织的疲劳演变规律与机理,并就热载荷、机械载荷作用下残余应力松弛行为的理论预测模型进行了归纳总结。在此基础上,讨论了关于残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征因素之间内在联系的研究进展,并指出了对于上述三者之间的逻辑关系目前研究存在的不足之处,以及尚待解决的问题。最后分析了当前金属材料表面形变强化研究中存在的一些问题与不足,并对表面形变强化抗疲劳制造技术未来的发展趋势进行了展望。     

激光冲击强化对钛合金疲劳寿命影响综述EI北大核心CSCD

对提升钛合金零件的疲劳强度,已有相关技术的试验研究,但缺乏对技术的系统介绍,阻碍了该技术的产业化应用。通过整理大量试验数据及其结果,就激光冲击强化对钛合金零件的疲劳特性的影响展开分析。简要介绍激光冲击强化技术的发展状况,分别从表面形貌、残余应力、微观组织、硬度、表面粗糙度等方面进行分析总结。结果发现,当激光脉冲能量为7 J时,材料塑性变形量最大;当激光功率密度为3 GW/cm^(2),材料表面残余压应力值最高;当冲击次数达到5次以上时,材料表层的位错密度不断增大;当在工件表面覆盖一层高强度的光滑金属接触膜时,材料表面粗糙度将降低。综合数据可知激光功率密度及冲击次数对钛合金疲劳寿命的影响最大。整理了大量试验数据,可为得到最佳的激光冲击强化效果及提升疲劳寿命提供理论参考。     

7050铝合金二维超声滚压加工残余应力场研究

目的研究二维超声滚压后7050铝合金残余应力场的形成过程和表层残余应力的分布规律。方法利用有限元软件模拟二维超声滚压加工,分析残余应力场的形成过程及表层残余应力的分布规律;采用正交试验方法进行7050铝合金二维超声滚压加工试验,研究工艺参数对表面残余应力的影响规律,并与有限元分析结果相对比,验证有限元模拟的合理性。结果在二维超声滚压加工过程中,7050铝合金表层材料应力随时间先减小后增大,最后趋于稳定,形成残余应力。残余压应力沿滚压深度方向先增大后减小,再转化为残余拉应力。残余压应力层厚度约为1.05 mm,最大残余压应力值约为285 MPa。在相同的工艺参数下,有限元分析结果与试验结果基本吻合。静压力对表面残余应力的形成影响最大,表面残余压应力随静压力的增大而增大。结论二维超声滚压加工使7050铝合金表面发生剧烈的塑性变形,并形成一定深度的残余压应力。铝合金表面残余压应力随静压力的增大而增大,而与转速和进给量无关。     

DZ125定向凝固合金的喷丸工艺

针对DZ125合金开展铸钢丸喷丸强化研究,分析了多种喷丸强度、覆盖率条件下合金700℃旋弯疲劳性能、表面残余应力和硬度梯度.结果表明:随喷丸强度的增大,中值疲劳寿命估计量逐渐增大,高喷丸强度时,700℃/500 MPa中值疲劳寿命估计量是原始试样的2倍;随表面覆盖率的增大,中值疲劳寿命估计量呈现先增大后稳定的趋势,当覆...