采用EBSD研究高强铝合金的疲劳裂纹扩展行为

通过背散射电子衍射(EBSD)技术对Al-Zn-Mg-Cu合金疲劳裂纹扩展过程的晶体学机制进行分析研究.结果表明,裂纹呈沿晶和穿晶混合扩展方式,相邻晶粒的晶粒取向与裂纹扩展之间的关系遵循于裂纹尖端的晶体塑性变形机制.相邻晶粒的裂纹面间角较小时,裂纹穿越晶界偏转一定的角度扩展进入下一个晶粒.如果相邻两个晶粒间的有效滑移面不能形成小角度的面间角时,裂纹沿晶扩展.在晶内裂纹更容易沿一定的解理面扩展,形成"Z"字形裂纹扩展.     

疲劳裂纹扩展行为的研究现状及钛合金的疲劳裂纹扩展特征

疲劳裂纹扩展行为是现代材料研究中重要的内容之一。论述了组织结构、环境温度、腐蚀条件以及载荷应力比、频率变化对材料疲劳裂纹扩展行为的影响。总结出疲劳裂纹扩展研究的常用方法和理论模型,并讨论了"塑性钝化模型"和"裂纹闭合效应"与实际观察结果存在的矛盾。最后,对钛合金疲劳裂纹扩展研究的内容和研究结果进行了概述。     

TC17钛合金疲劳裂纹扩展速率

研究了显微组织形态对TC17钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响,并结合裂纹扩展路径进行了分析。结果表明,对于TC17合金,在裂纹扩展的第I阶段和第III阶段,等轴组织随着固溶温度的升高,扩展速率加快,显微组织对中速区的裂纹扩展速率影响不大;对两种片层组织结构的裂纹扩展速率分析结果表明,仅固溶态的组织在裂纹扩展的整个阶段具有较低的裂纹扩展速率,并且起裂区对应较高的应力强度因子,裂纹在固溶态组织中的扩展路径较固溶时效态的曲折。     

残余压应力场中疲劳短裂纹扩展模型及实验

结合实验讨论了残余应力对裂纹扩展作用的模型及其存在的问题。指出用公式△Ｋｅｆｆ＝（Ｋｍａｘ＋λＫｒ）－Ｋｏｐ中较准确地计算出残余压应力场中裂纹的扩展速率。残余压应力既使裂纹闭合力提高，又使最大应力强度因子降低，两者均使裂纹扩展驱动力△Ｋｅｆｆ减少，因而降低了裂纹的扩展速率。     

亚稳β钛合金的晶界裂纹扩展行为

长途货运工具的结构轻量化是降低油耗的需要,轻量化的潜在材料包括Al-Li、高强度亚稳β钛合金等。由于亚稳β钛合金在常温下有韧性断裂倾向,其在关键结构件中的应用受到限制。将导致亚稳β钛合金晶界韧性断裂的因素量化,进而降低其使用时的失效风险是十分必要的。目前,对亚稳β钛合金的晶界韧性断裂问题已进行了定性研究,     

Ti-1023钛合金的疲劳裂纹扩展行为

研究了Ti-1023合金轮盘轮缘的疲劳裂纹扩展规律,分析了取样方向和应力比对疲劳裂纹扩展速率的影响.结果表明,在相同的应力场强度因子范嗣下,随应力比的增大,裂纹扩展速率也随之增大;而取样方向对疲劳裂纹扩展速率的影响不大;验证了全范嗣疲劳扩展公式,为进一步寿命估算提供了依据.     

Ti8LC低成本钛合金疲劳裂纹扩展行为研究

采用双重退火对Ti8LC低成本钛合金进行热处理,测试其拉伸性能,并对其疲劳裂纹扩展行为进行研究,探索其疲劳断裂机制.结果表明,提高双重退火的第1次退火温度,强度略有升高,塑性降低.da/dN试样断口3个区特征明显:预裂区为解理断裂机制.稳态扩展区裂纹以条纹循环机制向前扩展,同时能观察到很多二次裂纹.快速扩展区的断口呈韧窝型断裂特征.该合金的疲劳裂纹扩展速率对退火温度不敏感.     

TC4-DT钛合金片层组织疲劳裂纹扩展速率研究

主要讨论了TC4-DT钛合金不同片层结构的疲劳裂纹扩展速率,试验通过几种不同的热处理工艺获得不同的片层组织结构参数,深入研究了片层组织结构参数对疲劳裂纹扩展速率的影响规律,并对裂纹扩展断口进行了分析。结果表明：双重处理空冷条件获得细片层组织较炉冷条件获得粗片层组织具有较高的疲劳裂纹扩展阻力;多重热处理由于获得的次生α片层,导致不同阶段裂纹扩展机理与双重处理的不同。在相同的第一重处理条件下,多重处理在中速扩展区的裂纹扩展速率较双重刚处理的高。由于次生α片层组织协调性好会加快裂纹的扩展,具有较双重空冷处理较高的裂纹扩展速率。     

2124铝合金疲劳裂纹扩展的EBSD分析（英文）

运用电子背散射衍射(EBSD)分析技术对2124-T851铝合金板材的疲劳裂纹扩展进行了分析研究。结果表明,疲劳裂纹扩展以穿晶为主,随晶粒取向的不同而呈现一定的择优性。当裂纹扩展到晶界时,由于相邻晶粒间存在的取向差,裂纹会偏离其正常扩展路径而发生偏转,而晶内的裂纹偏转则更多是因为粗大第二相粒子在循环应力作用下协调变形能力差引起的。裂纹扩展过程中发生裂纹分叉与特定的晶体学方向有关,是由于裂纹尖端多个等效{111}110滑移系的同时开动造成的。     

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。     

SP700钛合金的晶粒细化

比较了采用新热机械处理工艺和传统工艺细化SP700钛合金晶粒的效果.结果表明,与传统工艺相比,新工艺得到的SP700钛合金的组织更为细小均匀和等轴化,初生α相颗粒的尺寸达到约1-2 μm.与其他合金相比,SP700钛合金之所以具有如此细小的组织,除了与合适的热机械处理工艺有关外,还与该合金的合金化特点密切相关.     

FATIGUE CRACK PROPAGATION IN Al-Li ALLOY 8090

Fatigue crack growth rates of Al-Li alloy 8090 in air were found to be strongly dependent up-on the aging conditions.The naturally aged and underaged specimens showed the highest re-sistance to the fatigue crack propagation.The fatigue crack growth resistance of the overagedspecimen is the lowest and that of the peakaged specimen in between.As compared to air,3.5% NaCl solution does not change the effect of aging conditions on the fatigue crackgrowth,but causes a decrease of the resistance to the fatigue crack growth under the same ag-ing condition.Both short cracks from notch and physically short cracks showed much higherrates of fatigue crack propagation in comparison with long cracks under the same aging condi-tion and stress intensity level.The growth behavior of the short crack depends on its type.Thegrowth rate of short crack from notch decreases first to a minimum and then increases with in-creasing △K.However,the physically short crack grows at a progressively increasing rate.The effects of aging conditions are explained in terms of the slip planarity of dislocations andthe cyclic slip reversibility.The observed short crack behavior is considered to be dependent onthe crack closure and the local plasticity near the crack tip.     

钛合金疲劳裂纹扩展速率Paris区中的转折点

通过对比钛合金不同显微组织下疲劳裂纹扩展速率Paris区转折点的位置,发现原始β晶粒尺寸是影响Paris区转折点位置的主要因素,晶团尺寸以及片层厚度对转折点位置没有影响.并且通过分析转折点前,后疲劳裂纹扩展微观阶段的转变及断裂方式变化,得出转折点的出现是疲劳裂纹尖端塑性区尺寸超过晶粒尺寸所致.具有β晶粒的马氏体组织疲劳裂纹扩展速率Paris区并不存在转折点,说明转折点的出现不仅仅是由于原始β晶粒的存在,还和显微组织类型有关.通过分析还发现,钛合金片层组织中裂纹尖端塑性区实际尺寸大于计算得到的单向塑性区尺寸以及循环塑性区尺寸.     

加载频率对中温环境下疲劳裂纹扩展的影响

由于材料或环境的因素,加载频率对疲劳裂纹扩展速率将产生很大的影响,以工业Ｔｉ为对象,研究了中等温度环境下疲劳裂纹扩展性能及加载频率的影响,并用弹、粘塑性理论对其进行了理论上的探讨,基于该理论导出的本构关系和利用有限元方法,对裂纹尖端的应力应变进行了分析,结果表明,粘塑性应变范围和Ｊ积分范围可作为裂纹扩展的控制参数,能很好地反映加载频率对裂纹扩展的影响。     

EFFECT OF GRAIN SIZE ON SLOW FATIGUE CRACK PROPAGATION AND PLASTIC DEFORMATION ZONE OF CRACK TIP

<正> 以往的研究结果表明,晶粒尺寸不仅影响材料的门坎值,而且也与常规机械性能特别是强度指标有一定的关系。为了解材料的门坎值、晶粒尺寸和强度之间的关系,本工作以奥氏体不锈钢为研究对象试图探索这一关系,同时用浮凸法研究晶粒尺寸对门坎值和低速扩展中裂纹顶端塑性变形的影响。     

EFFECT OF GRAIN BOUNDARY CARBIDE ON CREEP CRACK GROWTH IN Fe-Cr15-Ni25 ALLOY

Creep crack growth behavior of Fe-Cr15-Ni25 alloys with different grain boundary featureshas been studied.Cavities nucleate at triple junctions of grain boundaries for the single phasealloy and at grain boundary carbide for the alloy with grain boundary carbide.Grain bounda-ry carbide particles are obstacles to cavity growth and coalescence,and therefore increase thecreep crack growth resistance greatly.     

690合金原始晶粒尺寸对晶界工程处理后晶界网络的影响

利用电子背散射衍射(EBSD)和取向成像显微分析技术(OIM)研究了690合金原始晶粒尺寸对晶界工程(GBE)处理后晶界特征分布(GBCD)的影响.结果表明,原始晶粒尺寸对GBE处理提高低∑CSL晶界比例及控制晶界网络分布有明显的影响.在最终退火工艺相同时,根据不同的原始晶粒尺寸,在GBE处理中需要采用不同的冷变形量,才能够获得最佳的晶界网络分布.可以利用参数晶粒平均应变量来表达原始晶粒尺寸和冷变形量共同影响GBE处理效果的综合作用.     

EFFECTS OF MODIFICATION OF THE CARBIDE CHARACTERISTICS THROUGH GRAIN BOUNDARY SERRATION ON CREEP-FATIGUE LIFE IN AUSTENITIC STAINLESS STEELS

Modification of the carbide characteristics through the grain boundary serration is investigated, using an AISI 316 and 304 stainless steels. In both steels, triangular carbides were observed at straight grain boundaries while planar carbides were observed at the serrated grain boundaries. The serrated grain boundary energy is observed to be much lower than that of the straight one. Therefore, the carbide morphology is found to be changed from triangular to planar along the serrated boundary to reduce the interfacial energy between the carbide and the matrix. The creep-fatigue properties of these steels at 873K have been investigated. The creep-fatigue life of the sample with planar carbide at the serrated grain boundary was found to be much longer than that with triangular carbide at the straight one. These results imply that the planar carbides with lower interfacial energy have higher cavitation resistance, resulting in the retardation of cavity nucleation and growth to increase creep-fatigue life.     

C—Si—Mn—B贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性

本文研究了C－Si-Mn-B贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,在强度相近的情况下,含1．8％Si钢的门槛值△Kth较0．6％Si钢的低,而且钢中的残余奥氏体对提高△Kth值并非有利。1．8％Si钢的△Kth值随钢的屈服强度降低而提高,然而450℃回火后,虽然△Kt提高,但裂纹扩展速率也显著提高,这表明450℃回火贝氏体脆性促进了疲劳裂纹的扩展。在应力强度因子较高的范围内,疲劳裂纹扩展速率受钢的断裂韧性影响,断裂韧性高,裂纹扩展速率低。