TC17合金超高周疲劳裂纹萌生机理

通过实验研究了2种频率(110 Hz和20 k Hz)循环载荷作用下航空发动机叶片材料TC17合金的超高周疲劳失效行为,分析了不同失效形式下的裂纹萌生机理。结果表明,TC17合金在2种实验载荷频率下均存在表面和内部萌生裂纹诱发疲劳失效2种失效形式,表面萌生裂纹诱发的疲劳失效主要是由加工缺陷和循环载荷作用下试样表面滑移处应力集中引起的横向裂纹所致,内部萌生裂纹诱发的疲劳失效是由循环载荷作用下材料初生α相的滑移断裂所致。失效机理的不同使得材料的应力-疲劳寿命(S-N)曲线呈双线性,载荷频率对TC17合金的裂纹萌生形式和萌生机理的影响不显著。建立了基于薄弱取向晶粒区域尺寸的疲劳强度预测模型,模型预测值与实验值吻合较好。     

φ19mm高强度螺栓断裂原因分析

采用扫描电镜观察、化学成分及金相检验等方法对高强度螺栓断裂的原因进行了分析。结果表明,螺栓基材的芯部显微组织中含有一定量的贝氏体,降低了零件的强度,导致在承受外力作用时,过早在应力集中的螺栓头根部产生疲劳裂纹。在交变应力和腐蚀介质的共同作用下,造成疲劳裂纹不断向内扩展。当个别螺栓的有效承载截面减小至强度不足时引起断裂,剩余螺栓承受载荷加大,加速产生腐蚀疲劳断裂。     

20钢热水管焊缝爆裂的失效分析

采用宏观形貌、金相组织和断口观察以及成分分析和力学性能测定等方法,分析了某20钢高温输水管爆裂的原因.结果表明,断裂失效发生在焊缝部位,焊缝组织存在明显蠕变现象,断口起裂处具有典型脆性断裂特征,裂纹内有腐蚀产物,属于典型应力腐蚀裂纹.裂纹扩展后期近外表面处具有蠕变疲劳裂纹特征.应力腐蚀裂纹是该热水管爆裂失效的主要原因.     

某核电厂海水过滤器转子连接螺栓的失效原因

为弄清核电厂海水过滤器转子连接螺栓发生断裂失效的原因,采用体视显微镜、扫描电镜和能谱仪观察螺栓断口形貌,分析腐蚀产物成分。利用Marc有限元软件分别模拟了剪切载荷和轴向拉伸载荷作用下螺栓中的应力分布,并讨论了螺栓的失效机理。结果表明:距离法兰支撑面最近的第一扣螺纹牙承受的载荷最大;在径向交变剪切载荷和轴向拉伸载荷的长期作用下,螺纹根部的微裂纹沿弧切线方向扩展,最终导致疲劳断裂。     

某大型动车组排障器调整板失效分析

通过体视显微镜分析、化学成分分析、力学性能试验、金相组织分析、扫描电镜断口分析等手段对动车排障器调整板的失效原因开展了多维度的综合分析,结果表明失效动车组S355J2W钢排障器调整板化学成分合格,室温拉伸、低温冲击性能较好,塑性较好,微观组织正常。扫描电镜断口分析结果显示,排障器调整板断裂方式为疲劳断裂,经分析应为大应力致多处起裂。调整板本身的自重较重,上臂与工作前臂的弯角处受到工作前臂的重力作用,重力下的周期性载荷作用使得弯角处产生了疲劳裂纹,而持续的重力作用下使得裂纹继续扩展直到断裂。     

35CrMoA抽油杆断裂原因分析

通过几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、显微组织及断口分析,对35Cr Mo A抽油杆的断裂失效原因进行了分析。结果表明:抽油杆断裂是由油田腐蚀介质和交变应力引起的杆体腐蚀疲劳断裂,裂纹起源于杆体镦粗起始端腐蚀坑处,断口处的显微组织为回火索氏体,并存在块状铁素体,抗拉强度接近标准下限。     

52CrMnBA钢板弹簧断裂失效分析

渣土车的钢板弹簧(52CrMnBA)在工作过程中发生多片板簧片断裂或开裂失效。采用宏观裂纹分析、金相分析、扫描电镜分析及能谱分析、硬度检测、化学成分检测等手段对失效板簧进行了分析。结果表明:板簧失效模式为起源于表层腐蚀坑处的疲劳断裂。板簧在使用过程中表面防护层脱落,基体裸露在大气环境下,表层产生许多腐蚀坑,导致应力集中,裂纹从腐蚀坑底部萌生,裂纹萌生后,板簧在大应力作用下发生了疲劳断裂。板簧的硬度偏低也导致了板簧的疲劳寿命降低。板簧表面腐蚀坑内的腐蚀产物主要为铁的氧化物,在腐蚀坑与基体交界处发生了Cr元素的富集。     

高强度铝合金构件腐蚀疲劳失效分析

在应力作用下对带有涂层的高强度铝合金构件在 3.5%NaCl溶液中腐蚀疲劳断口进行了研究.结果表明:在腐蚀条件下高强度铝合金构件断口上不仅出现疲劳辉纹,还出现准解理、解理、沿晶等断裂特征,腐蚀疲劳过程属于阳极溶解机制控制.失效形式为多裂纹断裂,在各个铆孔处均有裂纹萌生,其中有一处为主裂纹,其位置不固定,主裂纹扩展距离较长,最后与其它裂纹汇合,最终导致疲劳断裂.     

7075铝合金FSW接头腐蚀疲劳性能及断裂特征

以7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,对其显微组织结构、3.5% NaCl(质量分数)溶液腐蚀疲劳寿命和腐蚀疲劳断裂特征进行了研究,分析了7075铝合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀疲劳性能及断裂过程.结果表明,7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳S-N曲线方程为lgN=5.845-0.014S,随着应力幅增大,腐蚀疲劳寿命大幅度降低;腐蚀疲劳裂纹起源于接头的热影响区,逐渐扩展最终断裂于接头的焊核区.腐蚀疲劳断口存在多个裂纹源,且受到应力集中作用的影响,裂纹源萌生于腐蚀坑处.高应力作用加剧了试样边角部分的腐蚀损伤,导致边角比平面位置腐蚀程度更严重.裂纹扩展区出现了明显的晶间断裂和疲劳辉纹;在腐蚀介质和交变载荷的共同作用下,裂纹扩展区腐蚀程度最重,晶界处产生了阳极溶解现象并产生了“冰糖块状”和“蚁巢状”的形貌特征;瞬断区产生了大量解理台阶和二次裂纹,为脆性断裂,在第二相粒子分布区域存在孔洞形貌特征.     

304不锈钢钎焊板翅结构疲劳断裂机理分析

对304不锈钢板翅结构进行疲劳试验,分析疲劳断裂机理.疲劳裂纹从上钎角萌生,然后向翅片扩展,最终导致失效.在钎焊过程中,钎角处生成了较多的脆性化合物,且钎角处应力高度集中,使得裂纹从钎角萌生.疲劳裂纹的扩展经历了4个阶段:(1)裂纹在循环载荷作用下,在钎角脆性化合物启裂;(2)裂纹启裂后,在循环载荷作用下,沿钎角扩展;(3)裂纹跨越钎角和固溶体组织的界面,沿固溶体组织扩展;(4)裂纹跨越翅片和固溶体的界面,进入翅片区域扩展,直至完全断裂.