高周疲劳载荷下6061-T6铝合金的温度演化

为了研究金属材料在疲劳载荷下的温度变化,采用红外热像系统对高周疲劳载荷下6061-T6铝合金的温度演化进行分析,用热像图对疲劳裂纹尖端的塑性区进行测量.结果显示,疲劳加载作用下,循环次数达到107次时6061-T6铝合金试样表面温度的变化分为四个阶段:初始温升阶段、温度缓降阶段、温度二次缓慢上升阶段和温度快速上升阶段.结合热弹性理论、铝合金塑性变形的微观机制分析并预测疲劳载荷下温度的演化和宏观裂纹扩展时裂纹尖端塑性区域大小.宏观裂纹开始扩展时,裂纹尖端的塑性区域可达3.6 mm2,红外热像仪测得结果为3.46 mm2,测试结果与理论结果吻合.     

拉-拉循环载荷下443铁素体不锈钢产热规律及疲劳性能预测

采用红外热像法研究了443铁素体不锈钢在疲劳试验过程中表面温度场的变化规律,提出了采用△T-Nf曲线预测疲劳寿命的方法.结果表明:温升极限值△T=3.18℃,即当△T＞3.18℃时,试样发生疲劳断裂,与实测温升值3.49℃相比,误差为8.89％.利用△T-Nf曲线预测443铁素体不锈钢在5×106循环次数下的疲劳强度为277.97MPa,与传统方法测得结果284.45MPa相对误差为2.28％.     

基于热红外成像技术的300M钢疲劳极限测定

对经过热处理和未经过热处理的超高强度300M钢在室温下的常规疲劳性能进行了研究,用红外成像仪测量了疲劳试验过程中合金表面的温度变化;根据疲劳试验过程中温度-应力关系及试样表面温度分布差异,确定疲劳断裂位置和疲劳极限。结果表明:根据试件表面温度变化可以预测疲劳断裂位置;以此法确定的热处理300M钢疲劳极限为833MPa,与常规疲劳试验测得的疲劳极限吻合较好;加载初期300M钢升温到一定温度后形成平稳段,在断裂前温度快速升高。     

AZ91D室温环境棘轮及其低周疲劳行为

通过AZ91D室温环境应力控制下的低周疲劳试验,对铸造镁合金棘轮及其低周疲劳行为进行了研究,讨论了室温环境下材料的应力循环特性、棘轮行为、塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量随载荷水平和加载历史的变化规律,同时基于平均应力修正对材料的应力-寿命曲线进行了讨论。研究结果表明:AZ91D在室温环境下的应力循环呈循环硬化,材料的棘轮行为和塑性应变范围、全应变范围等疲劳参量依赖于载荷水平和加载历史,另外考虑平均应力修正后的应力-寿命曲线预测效果有明显改观。     

纯铜低周疲劳中的温度响应与微观形貌变化

为了研究纯铜在低周疲劳中的温度响应与微观形貌,借助于红外热像仪及远距离高倍显微镜同步监测工业纯铜的表面疲劳变化,同时运用扫描电子显微镜(SEM)对试样断口进行微观分析.研究结果表明:试样表面温度的变化与表面微观形貌的变化具有明显的相关性,并受应力水平及加载频率的影响,表面最高温升与加载频率呈线性关系;试样断口出现明显的裂纹扩展区和瞬断区,且随着应力水平及加载频率的增加而形成较大的瞬断区及较多的韧窝.     

定量热像法预测焊接接头的S-N曲线和残余寿命

在恒定的平均应力作用下,考虑焊接接头的实际工况,利用红外热像技术建立了快速预测焊接接头疲劳参数和残余寿命的模型,实现了定量热像法对非均质焊接接头疲劳性能的评估.通过红外热像仪监测焊接接头表面局部热点的变化,定性分析了损伤演化状态.结果表明:定量热像法克服了传统疲劳实验方法的局限性,可快速、准确地确定非均质焊接接头的疲劳...     

不同温度加载模式AZ31镁合金型材张力绕弯成形数值模拟

采用三维弹塑性热力耦合有限元法实现了薄壁U形AZ31镁合金型材的温热张力绕弯成形的数值模拟,分析了4种温度加载模式下型材温热张力绕弯成形过程的温度场和应力场的变化。从模具预热、绕弯前温度场均匀化处理、随动热源的添加等方面实现了型材绕弯过程中温度场稳定性的提高。结果表明,绕弯前型材均匀化10s为最佳时间,随动热源的添加及模具的预热均减小了绕弯过程中型材与外界的热交换。分析了不同温度加载模式下型材内外侧等效应力及温度场的变化。模拟结果可以对AZ31镁合金型材张力绕弯成形工艺的优化提供参考。     

表面改性后AZ31B镁合金在不同模拟体液中的降解性能研究

采用化学沉积法在AZ31B镁合金表面制备了钙磷陶瓷涂层,通过浸泡试验和电化学试验研究了其在3种不同模拟体液(生理盐水、PBS、Hank′s)中的降解性能。结果表明,沉积处理改变了AZ31B镁合金在模拟体液中的降解性能,明显抑制了其降解速度;浸泡后溶液的pH值变化结果和电化学实验结果均表明,在3种不同模拟体液中,表面处理后AZ31B镁合金显示出不同的降解速度,顺序依次为:生理盐水>PBS溶液>Hank′s溶液。     

AZ31B镁合金TIG焊接件应力腐蚀性能研究

为了研究AZ31B镁合金钨极氩弧焊接件应力腐蚀性能,室温下采用三点加载的方式,在去离子水中对试样进行应力腐蚀试验。利用光学显微镜(OM)观测试样微观结构,利用扫描电镜(SEM)观测应力腐蚀断口,利用X-350A型X射线应力仪和CHI660B型电化学工作站分别测定试样表面残余应力和动电位极化曲线。试验结果表明:采用单面焊双面成型工艺,在45～50A的焊接电流及合适的焊接速度条件下,焊接2.2mm厚AZ31B镁合金薄板时,钨极氩弧焊能够获得理想的焊接接头,抗拉强度达到209MPa;焊接件热影响区表面残余拉应力为60MPa;同母材相比,焊接件自腐蚀电位减小27mV,腐蚀电流增大了41.4%,从而增加焊接件腐蚀倾向;AZ31B焊接件在去离子水中浸没192h后出现应力腐蚀开裂,属于穿晶型脆性断裂,这表明AZ31B镁合金焊接件在去离子水中具有很高的应力腐蚀敏感性。     

微量Ca元素对AZ31镁合金热变形行为的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机对AZ31镁合金及添加0.2%(质量分数)Ca的AZ31(AZ31-0.2Ca)镁合金在变形温度为300～500℃、应变速率为0.001～1 s~(-1)范围内进行等温热压缩实验。基于流变应力曲线,结合双曲正弦函数建立的本构方程与动态材料模型(DMM)构建的加工图,系统地分析了Ca元素对AZ31镁合金热变形行为的影响。结果表明,与AZ31镁合金相比,AZ31-0.2Ca镁合金在较低温度和较高应变速率下的流变应力水平得到提高,应力指数n值有所减小,但热变形激活能Q值变化不大。此外,添加Ca元素能够扩大AZ31镁合金的可加工区域。AZ31-0.2Ca镁合金的最优加工区域为:温度400～490℃、应变速率0.001～0.01 s~(-1)和温度420～480℃、应变速率0.2～1 s~(-1)。     

AZ31薄板热拉深工艺研究

为提高AZ31薄板热拉深质量、确定热拉深过程的合理工艺参数,选取不同的成形温度、模具间隙及凸模圆角半径,拉深成形了AZ31试样,采用KH-2200MD金相显微镜观察其内部组织变化,并通过x-ray衍射实验分析晶面取向的变化.实验结果表明,0.8mm的AZ31B镁合金板料在240℃附近的成形性能最好,拉深后材料组织晶粒大小均匀,晶面取向分布均匀.热拉深AZ31B镁合金板料应将凸、凹模间隙选为1.1倍的板料厚度.在压边力不变的条件下,随着凸模圆角半径的减小,拉深高度降低加快,并且起皱现象加重.     

AZ31B镁合金表面锌系磷化膜制备工艺及性能研究

采用极化曲线分析方法(Tafel)及扫描电子显微镜(SEM)对AZ31B镁合金在不同磷化时间及不同磷化温度条件下所形成的锌系磷化膜的防腐性能及表面微观形貌进行了研究,并应用X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)对最佳工艺条件下所形成的磷化膜的相组成以及磷化膜的成分进行了研究.结果表明:磷化时间及磷化温度对AZ31B镁合金磷化膜的防腐性能有较大影响,其最佳磷化时间为5min,最佳磷化温度为50℃;磷化膜的成分为Zn3(PO4)2·4H2O,Zn2Mg(PO4)2以及少量的单质Zn;在锌系磷化液中AZ31B镁合金中的Mg在微阳极发生溶解而Al没有溶解.此外还探讨了AZ31B镁合金表面的磷化反应机理.     

AZ31B可降解镁合金的研究

研究了铸态、挤压态及热处理态AZ31B镁合金的力学性能和耐蚀性能，选出性能最优的AZ31B镁合金，植入动物下颌骨处进一步研究其在体内的降解行为及其降解产物对动物体的影响。研究结果表明，AZ31B镁合金经过挤压和固溶时效处理可以提高其力学性能和耐腐蚀性能．将处理后的AZ31B镁合金植入兔下颌骨后发现，材料降解未对动物体造成不良影响，并且降解过程不会影响下颌骨骨折固定的稳定性。因此，可降解AZ31B镁合金有望用于制作下颌骨骨折后的内固定系统。     

镁合金磷化处理对化学镀镍层性能的影响

为了有利于环保,采用磷化工艺对AZ31B镁合金进行化学镀镍前处理.采用直观法、扫描电子显微镜和阴极极化曲线法对磷化膜及其化学镀镍层进行了分析.结果表明:AZ31B镁合金表面经磷化处理后得到了良好的化学镀镍层;AZ31B镁合金化学镀镍层的耐蚀性随磷化时间的延长先增加后减小,当磷化时间为75 s时,化学镀镍层的腐蚀电势比直...     

基于Fields-Backofen方程的镁合金热变形本构模型

目的研究镁合金热变形行为,建立真实应力与应变、温度及应变速率间的构效关系,以表征多类镁合金的热变形过程。方法基于Gleeble-1500热模拟实验,定性、定量化分析镁合金热变形的温度敏感性,结合变形曲线的唯象特征,优化并重构Fields-Backofen本构方程以表征镁合金的热变形行为。结果镁合金热变形过程中,应力关于温度的软化作用可被描述为以e为底的指数函数形式;采用F-B方程表征镁合金热变形行为时,需考虑温度软化作用对该方程进行特定优化;优化后的F-B模型,其形式上为分段式函数,该函数所预测的变形曲线在峰值处存在尖点现象且预测误差较大;利用"离散变形微阶段求解——全阶段整合"的方法,将应变变量植入到应变速率及温度敏感系数,对F-B模型进行重构,可有效解决尖点问题,提高对变形曲线的预测精度。结论重构后的F-B模型可准确表征AZ31B镁合金的塑性流变行为,并适用于AZ91,AZ80及ZK60等具有与研究合金相似变形特性的镁合金。     

AZ31镁合金非等温拉深性能的研究

针对AZ31镁合金等温拉深性能差的问题,提出了AZ31镁合金的非等温拉深工艺.通过平底杯形冲头拉深试验研究了不同冲头温度和板料温度对AZ31镁合金非等温拉深性能的影响,确定了使AZ31镁合金具有最佳拉深性能的板料和冲头温度范围.实验结果表明,除了板料和冲头温度之外,拉深速度和润滑条件对AZ31镁合金的非等温拉深性能也有重要影响.     

变形镁合金AZ80的腐蚀疲劳机理

根据挤压镁合金AZ80人工时效热处理(T5-177℃,16 h)前后分别在空气和NaCl介质中的疲劳寿命,研究了变形镁合金的腐蚀疲劳机理以及β相在腐蚀疲劳中的作用.结果表明:时效可导致AZ80组织β相体积分数增加、拉伸强度和硬度提高,可明显地提高在低应力水平下的腐蚀疲劳寿命.在空气中,疲劳裂纹萌生于表层和亚表面中的夹杂物;而在腐蚀介质中,腐蚀疲劳微裂纹萌生于试样表面的腐蚀坑,点蚀坑萌生于与β相相邻的α相.疲劳断口可见河流花样、二次裂纹、韧窝,具有解理特征.阳极溶解是挤压镁合金AZ80的腐蚀疲劳机制.     

基于损伤理论的沥青混合料抗疲劳性能试验

为系统研究沥青混合料在疲劳破坏过程中的路用性能衰减过程,在不同温度、应变、频率下开展了四点弯曲疲劳试验,基于损伤理论从劲度模量变化情况和耗散能变化情况两方面评价了沥青混合料抗疲劳性能,并通过损伤面积法、灰关联分析法讨论了试验因素对沥青混合料抗疲劳性能的影响程度。研究结果表明：沥青混合料的抗疲劳性能可以采用基于耗散能的损伤因子随加载次数的变化的双对数曲线进行描述,疲劳寿命应由初始损伤和损伤累积速率共同决定;从劲度模量方面分析,沥青混合料疲劳寿命随温度的升高而增大、随应变的增大而减小、随频率的增大而减小;劲度模量和耗散能两方面的分析结果均表明温度对疲劳寿命的影响程度大于应变,劲度模量分析显示频率对疲劳寿命影响最次,耗散能分析结果显示频率与疲劳寿命的相关性不显著。     

镁合金板材超塑性成形极限的实验研究

通过超塑性刚性凸模胀形实验研究了AZ31B镁合金板材的超塑性成形极限.在变形温度为573K,初始变形速率为3.3×10-4s-1的条件下,建立了AZ31B镁合金板料成形极限实验曲线(FLC),并且得到无论在拉压变形方式或是在双向受拉变形方式下超塑性变形时,AZ31B镁合金板料发生集中性失稳的条件均是dε2=0.     

铸态AZ31镁合金板材等温轧制工艺及组织性能研究

为研究铸态AZ31镁合金轧制工艺及轧制后组织性能,通过试验得到不同道次和变形量对铸态AZ31镁合金板材显微组织和力学性能的影响规律,并采用扫描电子显微镜研究了轧制后板材组织.结果表明,铸态AZ31镁合金板材经等温4道次、等变形量轧制后,板材厚度由20mm变化到4.8 mm,抗拉强度和屈服强度分别达到275 MPa和18...