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.     

多相Nb硅化物的断裂韧度和高温力学性能

通过机械合金化和热压烧结制备了4种近理论密度的Nb-xSi-2Fe（x=3,6,10,16）原位复合材料。X射线衍射（XRD）分析表明：制备的复合材料均由铌固溶体（Nbss）相、Nb3S i相、Nb5S i3相和Nb4Fe3Si5相组成。各物相的平均晶粒尺寸为3μm,并且呈等轴状。Nb-Si-Fe复合材料随着S i含量的增加断裂韧度减小,Nb-Si-Fe室温断裂韧度大于11MPam1/2,Nbss相的塑性变形能够减小界面的应力集中延迟裂纹的形核从而改善这些复合材料的断裂韧度。Nb-Si-Fe复合材料在1 300℃时的抗拉强度随S i含量的增加而增加。复合材料在1 300℃时的抗拉强度为112~237 MPa,拉伸延伸率为54%~95%,室温断裂韧度大于11 MPam1/2。     

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。     

钢的动态断裂韧性及止裂韧性的研究现状

根据国内外关于动态断裂力学性能的研究文献，对动态断裂韧性KId(JId)及止裂韧性的研究现状进行了概括总结。     

具有密度梯度氧化锆多孔陶瓷的制备研究

采用平均粒径约为10μm的Ca-ZrO2粉和直径为0．2～1mm的Ca-ZrO2空心球，选择适当的比例分数，经叠层模压成型后进行常压烧结，成功制备了具有密度梯度的氧化锆多孔陶瓷，并对构成叠层样品的粉球比为50：50～90：10试样的密度、抗压强度、显微结构、物相等进行了表征。结果表明，对于单配比试样，在相同烧结温度下其密度和抗压强度显著依赖于ZrO2粉和ZrO2空心球的比例分数，ZrO2粉的含量越高，试样的密度和抗压强度越高；其中1700℃烧结的样品，其密度由粉球比为50：50试样的3．18g／cm^3变化到粉球比为90：10试样的3．65g／cm^3，相应地其抗压强度则由49MPa变化到130MPa。     

超高强铝合金紧凑拉伸法断裂韧性测试方法探讨

采用紧凑拉伸法对Al-9．5Zn-2．3Mg-1．8Cu-0．11Zr超高强铝合金的断裂韧性进行测试,探讨其测试方法及数据处理方法。结果表明,建立的疲劳裂纹预置前实验负载估算公式能减小试验工作量,有实际应用价值;与传统的三线平均法相比,紧凑拉伸后等效疲劳裂纹长度确定的积分法得到的条件断裂韧性值更为合理。     

显微组织对Ti-13Nb-13Zr医用钛合金力学性能的影响

研究了Ti-13Nb-13Zr合金在β相区和α β相区固溶和时效处理后合金的力学性能变化规律。利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察和X射线衍射分析，重点分析了不同显微组织对合金强韧性的影响。结果表明：含有一定数量初生α析出相的加工态组织具有较高的强度和断裂韧性。固溶时效处理后，随着显微组织的形貌、晶粒大小和数量的不同，其对强度和断裂韧性的影响也有所不同。     

评价多孔Si_3N_4陶瓷断裂韧性的新方法——单向压缩试验

人们常用单边梁切口法(SENB)评价多孔陶瓷的断裂韧性(K_(IC)),K_(IC)随孔隙率增加而不断下降。SENB测试结果表明,多孔陶瓷中的微气孔、微裂纹不仅没有起到增韧作用阻止裂纹扩展,反而加速了扩展。而评价多孔陶瓷热震损伤抗力(R')时发现,多孔陶瓷R'随孔隙率增加而增大,该理论表明孔隙率增加阻止了裂纹扩展。很显然,采用SENB法测定的K_(IC)值与微裂纹增韧以及热震损伤理论相矛盾。多孔陶瓷的单向压缩试验表明,其σ-ε曲线可明显分为两部分,即弹性变形部分和非线性部分。非线性部分出现是由于众多微裂纹亚稳扩展所致,最终发生失稳断裂。用该法测出的断裂能,可量化微裂纹增韧效应,完善了多孔陶瓷断裂韧性的测试方法。     

Relationship between Compressive Strength and Fractal Dimension of Pore Structure

以粒度为38~150 μm的两种不锈钢粉末（不规则形状和球形）为原料制备了不同孔隙度的金属多孔材料,将其在真空炉中于1250℃进行烧结,保温时间为2 h。然后利用阿基米德定律和计算机控制万能力学试验机分别测试烧结试样的孔隙度与压缩强度,采用金相显微镜观察烧结试样的微观组织,最后利用分形理论计算孔结构分形维数,并分析了孔隙度、压缩强度与分形维数的关系。结果表明：分形维数随着孔隙度的增加而逐渐增大。另外,分形维数与孔隙度之间满足玻耳兹曼模型,而压缩强度与分形维数满足指数模型     

高强度碳化硅泡沫陶瓷的制备及其抗压强度研究

选用Al2O3、Y2O3作为烧结助剂,通过有机模板复制法及多次浸渍涂覆工艺制备出高强度碳化硅泡沫陶瓷材料。系统地研究了原料组成、烧结温度等工艺参数对制得的碳化硅泡沫陶瓷物相组成、宏观结构、微观结构的影响,同时对陶瓷的气孔率、力学性能等进行了测试。结果表明:通过选取不同PPI值的有机泡沫模板,泡沫陶瓷宏观孔径可控;随着涂覆次数的增加,陶瓷体孔径减小、孔棱直径增加;随着烧结温度的提高,孔棱致密度增加,抗压强度显著提高;在1700℃下获得了20PPI值,气孔率为77%,抗压强度达2.48MPa的碳化硅泡沫陶瓷。     

含表面裂纹非匹配焊接接头的断裂行为

测试了两种超高强度钢低匹配接头母材、焊缝和热影响区的表面裂纹断裂韧性,比较了母材与热影响区的断裂韧度概率分布.同时采用有限元方法分析了匹配因子和裂纹位置对裂纹尖端张开应力和应力三轴度的影响.结果表明,当裂纹位于热影响区时,由于软焊缝使其应力三轴度降低,其断裂韧性明显好于母材;而当裂纹位于焊缝一侧时,匹配因子越高,距熔合线越远,则应力三轴度越低,断裂韧性越好;当裂纹位于焊缝中心时,两种匹配的断裂韧度相当.从而解释了试验结果.     

初始浆料中固相含量对莫来石多孔陶瓷显微结构和性能的影响

以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模工艺制备莫来石多孔陶瓷,研究不同固相含量对莫来石多孔陶瓷的显微结构、气孔率、气孔尺寸及分布、压缩强度和室温热导率的影响。实验结果表明,莫来石多孔陶瓷的气孔率和开气孔率分别在54.9%~61.2%和50.8~55.5%;气孔分布均匀且呈单峰分布,气孔孔径为2.34~3.52μm;在相同的烧结制度下,固相含量升高,莫来石多孔陶瓷的收缩率变小,气孔率降低,压缩强度和热导率明显升高,最高强度达59.5MPa,最低热导率为0.408W/m·K。     

高强度多孔氮化硅陶瓷的制备及性能研究

以氮化硅为原料,以叔丁醇为溶剂,采用凝胶注模成型工艺和无压烧结工艺,制备出具有高强度和高气孔率的多孔氮化硅陶瓷。在浆料中初始固相含量固定为10vol%的基础上,研究烧结温度和保温时间对多孔氮化硅陶瓷材料的气孔率、孔径尺寸分布、物相组成及显微结构的影响,分析抗弯强度与结构之间的关系。结果表明,通过改变烧结温度和保温时间,可制备气孔率63.3%~68.1%的多孔氮化硅陶瓷;气孔尺寸呈单峰分布,平均孔径为0.97~1.42μm;抗弯强度随烧结温度提高或保温时间延长单调增大,在1750℃保温1.5h下达到最大值(74.2±8.8)MPa。     

高强度多孔氮化硅陶瓷的制备与研究

以氮化硅为基体，通过加入一定量的纳米碳粉等添加剂，成功的制备出了具有高强度和较高气孔率的氮化硅多孔陶瓷。采用阿摹米得法、一点弯曲法测试了材料的密度、气孔率及强度；用X射线衍射仪及扫描电镜对相组成及断口进行了研究。实验结果表明：加入的纳米碳粉同在Si3N4表面的SiO2或者同Si3N4颗粒本身反应，生成了极细的SiC颗粒，钉扎在β型氮化硅的晶界，可以有效的增加材料的强度。在含碳量为5％(质量分数)，1780℃下保温60min，可以制得强度大于100MPa，气孔率大于40％的氮化硅多孔陶瓷。     

Zn-50%Al铸造合金断裂与疲劳性能的研究

研究了新型高强度铸造耐磨合金Zn-50％Al的断裂与疲劳性能。结果表明，铸态Zn-50％Al合金，比ZA27合金有更高的疲劳强度和断裂韧性，疲劳裂纹的萌生大部分在表层的缺陷处，极少数在晶界及表面滑移而形成的变形处，疲劳裂纹以穿晶形式扩展，静态断裂裂纹的扩展是在枝晶间的共析体中进行，α相具有阻碍裂纹扩展的作用。     

低合金高强韧稀土铸钢的研究

我国一般工程结构碳钢和低合金钢(含稀土钢)由于成分设计及冶金工艺的局限,其屈服强度均未超过637MPa,且综合性能较差。为了满足产品的特殊需要,提高综合性能,研制了低合金高强韧稀土铸钢。从成分优化设计、炉外喂稀土硅钙线、钢包底吹氩等精炼方面进行工艺控制,有效提高钢的纯净度,冶金效果良好,力学性能达到了115-95、135-125牌号高强韧的要求,其铸造性、可焊性、低温韧性等综合性能良好,适应性强,有广泛的应用前景。     

亚温淬火对调质态35CrMoA钢组织和强韧性的影响

采用正交回归处理的方法研究了亚温淬火对调质态35CrMoA钢力学性能的影响.当亚温淬火温度为780～810℃时,随着淬火温度的升高,铁素体量逐渐减少,马氏体量逐渐增加.35CrMoA钢从800℃亚温淬火并经550℃回火后,铁素体量和形态为最佳,其断口有明显的韧窝,表现出典型的韧性断裂,因而具有最高的强度、硬度和韧性.而...     

高强韧性热作模具钢SDH2的研究

在高温、高压强条件TH13钢通常出现早期失效,而传统的3Cr2W8V钢却表现出韧性不足,为此通过降低Cr含量、提高Mo和V含量,添加W元素来改善热作模具钢的综合性能,设计出了SDH2钢。室温和高温冲击韧度试验、回火稳定性试验和热疲劳试验表明,1100℃淬火＋600℃回火的SDH2钢室温下冲击值大于300J;回火温度从560℃升高到625℃保温18h,SDH2钢的硬度值依然大于46HRC;另外,SDH2钢具有比H13钢更优良的抗热疲劳性能。     

Sm_2Zr_2O_7/SiC复合材料及其断裂韧性的研究

以ZrOCl_2·8H_2O、Sm_2O_3为原料通过化学共沉淀法制备Sm_2Zr_2O_7粉体,并运用传统固相法,热压(1300 ℃,40 MPa)制备2.5%、5%、7.5%、10%SiCp(质量分数)的Sm_2Zr_2O_7/SiC块体复合材料.压痕法测定材料的断裂韧性并结合场发射扫描电镜观察,分析裂纹扩展方式.结果显示,随着复合材料中SiC_p含量的增加,裂纹偏转增加,材料的断裂韧性明显提高.裂纹偏转分叉机制为其主要的增韧机制.     

国内外矿用高耐磨、高韧性硬质合金新技术

近年来随着国内国外采掘业的快速发展,对硬质合金材料也提出了越来越高的要求,而耐磨性和韧性在传统的同一硬质合金中却是一对此消彼长的矛盾体。本文着重列举了超细及纳米晶粒硬质合金、双粘结相结构硬质合金、双晶结构硬质合金、"高温粉末"基硬质合金、功能梯度结构硬质合金以及低钴粗晶硬质合金共六种近年来国内外实现高耐磨性与高韧性协调统一的硬质合金新技术,归纳和比较了各技术的制备工艺、技术原理、材料性能和发展状况。探讨了晶粒大小、微观结构以及所选原料性能等引起硬质合金硬度、耐磨性、强度、韧性等宏观力学性能的变化,分析了各主要因素的影响趋势,以及各种技术需要解决的问题,以期对我国发展新型硬质合金提供有益参考。