全层状TiAl基合金断裂机理原位观察

通过对裂纹与晶内片层和晶界的交互作用的原位观察,研究了全层状组织TiAl基合金的断裂机制。结果表明：裂纹萌发和扩展方式不仅依赖于片层与拉伸轴的相对取向,还受晶界取向的制约。当片层与拉伸轴成较大角度时,沿片层裂纹扩展是通过主裂纹与沿片层微裂纹的连接及剪切的过程;而当拉伸轴近乎平行片层时,跨片层裂纹依靠对界面分离和跨片层微裂纹这两种形式的微裂纹的连接进行扩展的,纵向交叉晶界有利于断裂韧性的提高,而横向晶界则不利于材料断裂韧性。     

燃气机涡轮连接螺栓断裂原因分析

某燃气轮机涡轮系统用连接螺栓,试车分解检查时发现多件断裂。采用断口宏微观观察,金相组织分析,能谱分析,故障模拟验证试验等方法,对螺栓的断裂原因进行了综合分析。结果表明:失效螺栓属于沿晶脆性断裂;螺栓装配过程中使用的高温丝扣脂中的低熔点元素Pb,在一定的拉应力、温度作用下,引起晶界腐蚀损伤是导致螺栓断裂的主要原因。该研究结果对此类螺栓的使用和故障预防可提供借鉴。     

AZ31镁合金及其TIG焊接接头断裂机理研究

对AZ31镁合金及其焊接接头进行拉伸、冲击和疲劳试验,分析了镁合金的断裂机理及疲劳裂纹扩展方向.母材拉伸试验结果表明,试样几乎没有缩颈,抗拉强度为236.29 MPa;焊接接头的抗拉强度为185.68 MPa,拉伸断裂从焊接接头焊趾部位启裂,抗拉强度为母材的78%.冲击试验在-80～340 ℃进行,结果表明,在较低温度下AZ31镁合金冲击韧性较小,断口为准解理形貌的脆性断裂;随着温度的增加,断裂形式由准解理+韧窝形貌的混合断裂过渡为韧性断裂;在常温下焊缝中心的冲击韧性比母材的高,但热影响区的冲击韧性较差.AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接接头的疲劳强度为39.00 MPa;母材疲劳断口由解理台阶组成,为脆性断裂;焊接接头疲劳断口由解理和准解理台阶组成,为脆性断裂.     

钟形壳花键断裂分析

汽车左后轮总成产品中的钟形壳花键在行驶过程中发生断裂,采用宏观观察、扫描电镜观察分析、断口分析、金相分析及理化测试分析等试验方法对钟形壳花键断口进行了化学成分、非金属夹杂、硬度、硬化层深度、金相组织、断口形貌特征进行了分析。结果表明:花键为脆性断裂,且有数个裂纹源同时扩展。电镜下可观察到有明显的脆性特征,花键部位的化学成分、非金属夹杂物、硬度均符合技术要求,但马氏体较粗（2级）,不符合技术要求的M3-6级。花键齿顶部位的晶粒粗大,易造成该部位的韧性不足,脆性过大,抗冲击过载能力不足,易产生脆性起始裂纹。因此晶粒粗大是造成花键断裂的主要原因。针对深层次原因,提出了应对花键淬火温度加以监测控制的改进措施。     

Ta—W合金的动态断裂方式

气炮加载和冲击波测量技术用于研究Ｔａ－Ｗ合金在平板撞击条件下的动态断裂过程。在应变率为１０＾４Ｓ＾－１－１０＾５Ｓ＾－１范围内,平板撞击加载Ｔａ－Ｗ合金支产生两种典型的动态断裂－层裂断口。在中等入射应力下,即入射应力强度稍高于靶的层裂强度时,由晶粒边界形成孔洞连接成微裂纹,裂纹测晶界扩展导致靶样沿晶界刻面断裂的层怕口;     

热处理温度及析出相对镍基合金腐蚀性能的影响

利用金相法、扫描电镜、透射电镜(TEM)等技术研究了镍基耐蚀合金材料固溶时效处理过程中,晶间和晶内大量产生的析出相对材料性能的影响。通过实际摸索试验,对不同温度固溶时效处理以及微观组织变化、析出相出现的条件分析,研究了组织的变化以及析出相对材料性能的影响。结果表明析出相的类型与数量明显受处理温度的影响,析出相大量在晶界产生,几乎呈网状结构;拉伸形貌表明有析出相的断口属于沿晶脆性断裂。结合镍基耐蚀合金在油气田的应用环境,研究了镍基耐蚀合金在酸性环境下的腐蚀性能。碳化物析出相使得晶界形成贫铬区,引起晶内与晶界电位的差异而发生点蚀,点蚀主要集中在晶界处,析出相的存在造成材料耐蚀性下降。建议控制合适的工艺参数,控制碳含量在尽可能低的水平,避免大量析出物的生成影响材料的耐蚀性能。     

钛合金螺钉脆性断裂原因分析

钛合金螺钉在装配过程中发生断裂失效,对装配和模拟扭转试验过程中断裂的钛合金螺钉断口进行了宏微观观察和能谱成分分析,对同批次螺钉进行了应力持久试验,对失效钛合金螺钉的金相组织进行了检查.结果表明,螺钉的断裂性质相同,均为脆性断裂;螺钉断裂的主要原因是存在内部缺陷,而与氢致脆性断裂的关系不大;螺钉的内部缺陷可能是在锻造过程后期由于某种偶然因素造成了原始β晶界开裂所致.     

高密度钨合金部件断裂失效分析

通过化学成分、宏观断口、微观断口和金相显微组织分析等手段,对发生断裂的高比重93WNiFe钨合金爆炸部件进行断裂失效分析研究。结果表明,失效部件合金的化学成分正常,但微观组织与密度存在异常;爆炸部件失效断裂的根本原因是材料制备过程中热处理工艺不当造成的;应严格控制热处理工艺和爆炸部件的检验方案。     

稀土Ce对新型Al-Cu-Li合金力学性能与组织的影响

对一种含有不同量微量Cerium的新型高Cu/Li比的Al-Cu-Li合金经过T6和T8热处理后的硬度和拉伸性能进行了测试,同时对该合金峰时效的显微组织进行了观察。结果表明:随着含Cerium量的增加,立方相和T1相的数量均在增加,θ′相数量减少。主要因为微量Cerium加入后,Cerium会以固溶态的形式存在,如果分布于{100}面和{111}面,将会有利于立方相和T1相的析出;同时,微量Cerium的加入抑制了Cu原子的扩散、GP的形成和最终θ′相的析出;T8态时,θ′相和T1相存在竞争析出关系,随Cerium含量的增加,T1相与θ′相的相对含量比会增加。利用IPP软件对T6态峰时效的各析出相的单位面积数密度,以及θ′相和T1相的尺寸分布进行了统计。统计发现:随Cerium含量的增加,总的形核点在增加;2#(0.15%Ce)合金θ′相尺寸比1#(0%Ce)合金更加均匀,这是因为1#合金中的θ′相与立方相之间存在竞争析出关系;3#(0.3%Ce)合金T1相尺寸比2#(0.15%Ce)合金更均匀,据此分析认为,时效初期3#合金比2#合金T1相形核点更多,可以推断,时效16 h时,2#合金的立方相发生了溶解,同时,T1相出现二次析出和快速生长。     

激光沉积修复TA15钛合金断裂韧度研究

采用激光沉积修复技术对预损伤TA15钛合金锻件进行修复,研究基材、激光沉积试样、体修复试样以及面修复试样的断裂韧度.采用光学显微镜和扫描电子显微镜分析试样的微观组织、断裂表面以及纵截面形貌.结果 表明:基材呈现双态组织,修复区呈现网篮组织,热影响区表现为从双态组织到网篮组织的转变.激光沉积试样、体修复试样以及面修复试样...     

钛合金断裂韧性与屈强差的关系初探

研究了近α型TA15，α β型Ti6Al4V及亚稳定β型TB83种钛合金断裂韧性与屈服强度、强度极限的关系，提出了屈强差的概念。结果表明：屈强差增大，断裂韧性增加，且对Ti6Al4V和TB8两者之间有线性关系；β热变形或β热处理是提高屈强差和断裂韧性的有效方法。     

7475铝合金断裂韧性KIC的各向异性

采用标准紧凑拉伸试样测定了7475铝合金T-L和L-T向的平面应变断裂韧性KIC值。利用扫描电镜分析了断口形貌,对7475合金KIC各向异性的程度和机理进行了研究。结果表明:7475合金的断裂韧性具有明显的各向异性,T-L向的KIC约比L-T向低10MPa·m1/2或25%左右。同一取向上,KIC的大小与时效制度及加工工艺有关。     

2397铝锂合金显微组织、拉伸性能和断裂韧性研究

通过金相显微镜、透射电镜和扫描电镜观察以及X射线织构测量、拉伸试验和平面应变断裂韧性测试,研究了130 mm厚2397-T87铝锂合金不同厚度层及不同取向的微观组织、拉伸性能和断裂韧性。结果表明:厚度方向织构分布不均匀,表层织构以高斯织构为主,中心织构则主要由β取向轧制织构和少量立方织构组成,亚表层T/8处织构较弱,且从中心到亚表层,β取向织构和立方织构含量降低,剪切织构含量增加,T/8处剪切织构含量最大。L方向不同厚度层拉伸性能具有不均匀性,亚表层的抗拉强度(σb)和屈服强度(σ0.2)小于中心,LT方向拉伸性能差异相对较小;同一厚度处,合金强度和断裂韧性具有各向异性,σb、σ0.2的变化规律为:L方向﹥LT方向﹥SL方向,L-T取向的断裂韧性最好,T-L取向次之,S-L取向最差。     

脆性材料断裂韧性测试及表现断裂韧性的估算

用２种测试技术测试了脆性材料的断裂韧韧性,一种是利用楔入法在悬臂梁试件预裂出自然裂纹;另一种是用研磨法在三点弯曲试件上作出微米级的尖缺口裂纹。分别测试了３种材料的断裂韧性,并用提出的模型分别评估了多晶和非晶脆性材料的断裂韧性。     

微量Ce对1420合金断裂特性的影响

研究了不同Ｃｅ含量的１４２０合金在１２０℃，３０ｈ及１７０℃，６ｈ时效条件下的断裂性能，结果表明：微量Ｃｅ在这两种时效条件下可在一定程度上降低１４２０合金薄板的理解纹扩展阻力，启裂抗力及平面应力断裂韧性，减少二次裂纹，使沿晶分层现象不明显，Ｃｅ在１４２０合金中对断裂性能不能产生有利作用的原因，可认为是Ｃｅ微合金化能够降低１４２０合金的外韧化水平所致。     

690合金中晶界网络分布的控制及其对晶间腐蚀性能的影响

利用形变及热处理工艺提高了690合金的低Σ重位点阵（Coincidence Site Lattice, CSL）晶界比例,通过电子背散射衍射（EBSD）技术表征了由不同类型晶界构成的网络特征,结果表明通过晶界工程处理,能够形成以大尺寸“互有Σ3n取向关系晶粒的团簇”显微组织为特征的晶界网络分布,这种显微组织是再结晶过程中多重孪晶充分发展的结果。通过晶间腐蚀浸泡实验表明通过晶界工程处理的样品抗晶间腐蚀性能较未经过晶界工程处理的样品明显提高。腐蚀后样品的显微形貌表明大尺寸“互有Σ3 n 取向关系晶粒的团簇”能够阻止晶间腐蚀向样品内部扩展,并且能够保护下层的显微组织。     

热处理工艺对Fe-Co-Zr-Mo-W-B大块非晶合金断裂韧度的影响

采用电弧熔炼母合金、感应加热熔化、铜模吸铸工艺,制备了厚度为1mm的板状Fe-Co-Zr-Mo-W-B系Fe基大块非晶合金,铸态试样表面及断口光亮,具有典型的金属光泽,但脆性严重。本文采用压痕试验法研究了热处理工艺对铸态Fe基大块非晶合金脆性的影响。结果表明,合适的退火工艺可使Fe基大块非晶合金的断裂韧度提高到铸态的260％。     

氢对2091合金力学性能及断裂行为的影响

用动态充氢慢拉伸试验研究氢对２０９１铝锂合金力学性能的影响,用离子探针、透射电镜和扫描电镜研究合金的微观组织和断裂行为。结果表明,２０９１合金具有明显的氢脆敏感性,氢降低合金原子间结合能。合金氢脆敏感性和断裂特征与微观组织有密切关系。     

7050高强铝合金断裂韧性及其影响因素研究

针对国产7050高强铝合金紧凑拉伸(compact tension,CT)试验中出现宏观开裂角过大、试验成功率偏低、断裂韧性不达标的问题,基于CT试验结果,提出了改进工艺对坯料进行锻造,并与传统制坯方法进行对比分析.结果显示,改进工艺降低了7050高强铝合金的各向异性,提高了其断裂韧性水平以及CT试验成功率;同时发现,造成CT试验成功率低的因素包括材料各向异性和试样预制裂纹长度两个方面,降低各向异性和适度提高预制裂纹长度,可有效降低试样宏观开裂角,并给出了参考的预制裂纹长度的范围.     

退火温度对TC4钛合金动态断裂韧性的影响

采用示波冲击法,对750℃、相变点以下(20～60)℃、相变点以上10℃等7种不同热处理状态TC4钛合金的动态断裂韧性进行了测试,结合金相组织观察及扫描电镜断口形貌观察,分析了初生α相含量及次生α相形貌对TC4钛合金动态断裂韧性的影响.结果表明,对于初生α+β转变组织的TC4合金,初生α相含量在47％～50％范围,次生...