超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声冲击试验和超声疲劳实验来探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。结果表明:由S-N曲线可知,在106~109寿命区间内,冲击态试样的疲劳性能要高于焊态。在应力为40 MPa载荷下,焊态试样的疲劳寿命为1.86×10~7,而冲击态试样的疲劳寿命为9.77×10~7,提高425%,说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头的疲劳寿命。裂纹都是萌生于焊趾区,试样的断口存在6个不同区域:疲劳源区、初始扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、柱状晶扩展区、瞬断区。     

SMA490BW钢低组配接头的疲劳性能研究

为发挥低强匹配焊接能改善高强钢的可焊性、有效降低约束力和预热温度的优点,采用J422焊条焊接超声疲劳试样,对高铁转向架用钢SMA490BW低组配十字焊接接头开展常温拉压条件下的超声疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究低组配接头的疲劳失效机理。试验结果表明:十字焊接接头试样均断于焊趾,疲劳S-N曲线呈连续下降趋势。将十字接头的疲劳性能与板状母材进行对比分析,发现十字接头的疲劳寿命远低于母材。在循环周次为3.11×106时,十字接头试样的疲劳强度仅为母材的67%。试样疲劳断口的扫描电镜(SEM)分析结果显示,裂纹源主要位于焊趾处的熔合区,该区域存在的几何不连续性及焊接缺陷会引起较大应力集中,是导致焊接接头疲劳断裂的主要因素。     

热处理条件对WC/钢复合材料热疲劳性能的影响

采用板状带V型缺口试样,在自制的热疲劳试验机上进行试验,研究了不同热处理状态下未经锻造的WC／ 钢复合材料热疲劳性能的影响。结果表明,优化热处理条件,可提高材料中钢基体的热疲劳抗力,从而抑制或终止热疲 劳裂纹在钢基体相中的扩展。在本试验条件下,经1 050淬火和500℃回火的试样具有最佳的热疲劳性能。     

超声冲击对铝合金MIG焊接接头超高周疲劳性能的影响

通过超声疲劳试验和超声冲击试验,探究A7N01P-T4铝合金焊接接头未冲击和冲击后疲劳试样超高周疲劳性能,利用高分辨扫描电镜对失效断口进行观察。结果表明:冲击后试样超高周疲劳寿命相对于未冲击试样有显著提高,两条曲线均连续下降,当循环周次为2×106周时,未冲击试样疲劳强度为69.30 MPa,冲击后试样疲劳强度为97.72 MPa,提高了41.0%;未冲击试样疲劳裂纹从焊趾表面萌生,冲击后试样焊趾处表层组织得到强化,裂纹从焊趾转移至焊缝表面萌生;两组扩展区形貌均主要以穿晶断裂为主,伴随大量的撕裂棱,局部观察到沿晶形貌,为典型的解离断裂特征,瞬断区观察到大小不同的韧窝,为韧性断裂特征。     

20CrMnTi钢碳氮共渗层深对接触疲劳性能的影响

本文用滚轮试样研究了碳氮共渗层深对20CrMnTi钢接触疲劳性能及损伤方式的影响。试验结果表明,在试验应力范围内,其损伤方式随层深增加由片状剥落向点蚀过渡,随着损伤方式的这种变化,其接触疲劳寿命增加。     

调质对Ni基合金+WC复合涂层疲劳强度的影响

经过真空熔烧Ni基合金 +WC复合涂层的 4 5钢基体的硬度和强度都很低 ,为了提高基体的硬度 ,对涂层后的材料进行调质处理。调质后涂层硬度不变 ,而基体硬度有较大的提高。通过旋转弯曲疲劳试验 ,比较涂层试样与未涂层试样在调质处理后的疲劳强度。试验结果表明 ,在低周疲劳时 ,涂层试样的疲劳强度大于未涂层试样 ;在高周疲劳时 ,涂层试样的疲劳强度小于未涂层试样。     

激光熔铸修理航空铝合金LY12CZ组织与疲劳性能

为修复腐蚀损伤的飞机铝合金构件,使用铝基稀土合金粉末,对预置模拟腐蚀损伤的铝合金(LY12CZ)试样进行激光熔铸修复,分析试样修复后熔铸层的显微组织结构,并对熔铸修理试样和无损试样进行疲劳对比试验。结果表明:熔铸层内为尺寸较小的等轴晶粒,尺寸为3~4μm;靠近熔铸界面处为具有定向凝固特征的柱状枝晶,晶轴垂直于界面,轴向尺寸可达30~40μm;激光熔铸修复的试样疲劳性能较完好试样大幅下降,主要原因为熔铸层内的熔铸加工缺陷形成了裂纹源,熔铸层底部的柱状枝晶具有较强的应力开裂倾向,熔铸残余拉应力加速裂纹的萌生与扩展。     

基于表面裂纹萌生与扩展的疲劳寿命预测模型

为了预测表面裂纹萌生与扩展的疲劳寿命,分别对渗碳CrMn钢的光滑试样与渗氮CrNi钢的光滑、缺口试样开展超高周疲劳试验,观察试样的疲劳缺口,分析试样的S-N曲线及疲劳损伤机理。考虑应力比、疲劳缺口系数与残余应力3种因素,构建更准确的裂纹萌生寿命预测模型,并对表面失效的裂纹萌生寿命进行预测。用Israel提出的裂纹扩展寿命预测模型计算裂纹扩展寿命,再将预测的裂纹萌生与扩展寿命相结合得到总疲劳寿命。结果表明：裂纹萌生寿命预测模型的预测结果与试验结果基本一致,构建的新模型较可靠。计算的总疲劳寿命与试验疲劳寿命相比,绝大部分都小于3倍误差,寿命预测较精准。     

分步淬火法对接触疲劳性能的影响

用滚轮试样研究了18Cr2Ni4WA钢渗碳后分步淬火工艺试样的接触疲劳性能,并与高频淬火工艺试样进行了对比。结果表明,分步淬火工艺试样的接触疲劳性能较差,只适合在较低接触载荷下应用。     

2219-T87铝合金焊接厚板在室温和低温下裂纹生长的研究

为了确定机械性能和裂纹生长情况,对用于厚铝板三种类型焊接接头的平滑抗拉试样和表面裂纹疲劳与断裂试样进行了试验。试验是在焊接状态和焊后时效状态下进行的。对所有三种类型的焊缝来说,焊后时效使拉仲屈服强度提高,但降低了断裂韧性。在焊接状态下,电子束焊和脉冲电流气保护钨弧焊试样的韧性值大于气保护熔化极电弧焊试样的韧性值。时效后,脉冲电流气保护钨弧焊试样的韧性值最大。焊接试样的疲劳裂纹生长速率一般高于原先试验的基体金属试样的疲劳裂纹生长速率,而且生长速率试验数据可与分析结果相比较。     

基于Swellam应力指数Ki的电阻点焊疲劳性能研究

为研究301L不锈钢电阻点焊不同板厚组合对疲劳寿命的影响,对9组不锈钢电阻点焊拉剪试样进行疲劳试验,获得不同厚度不锈钢点焊的载荷疲劳寿命曲线及其疲劳强度。利用Swellam应力因子分析疲劳结果时发现:应力因子K_i对于预测同种板厚组合的电阻点焊寿命较为准确;而对于异种板厚组合,两侧板厚的厚度差越大,寿命预测的准确性越差。通过有限元分析发现,厚板对整个试样的应力集中程度有显著影响,采用薄板预测其疲劳强度会产生较大的偏差,采取板厚修正的方法提高其寿命预测的准确性,修正板厚与板厚差满足y=0.357x+0.659的线性关系,修正后的K_i-N曲线可以较好地评价点焊疲劳试样的疲劳寿命。     

风机叶片根部42Cr螺栓材料扭转失效研究

以2 MW风力机叶片42CrMoA高强连接螺栓材料为研究对象,用FLPL微机控制扭转疲劳试验机开展不同应力水平下的扭转疲劳试验。结果表明：42CrMoA材料的扭转疲劳寿命对施加的扭应力水平异常敏感,施加在高强连接螺栓上的安装扭矩不应超过理论值的1.2倍。在1.2倍理论扭矩(490 MPa)下,42CrMoA钢螺栓材料表现出良好的扭转疲劳性能,扭转疲劳寿命达10⁶周以上,在1.2～1.4倍理论扭矩(490～570 MPa)下,螺栓材料的扭转疲劳寿命骤减,仅为15 446周;在扭转疲劳过程中,42CrMoA钢材料的组织结构由正常均匀弥散的一级回火索氏体演变为块状及网状铁素体结合的不完全回火索氏体,使材料强度降低;扭转疲劳断裂为典型纯滑移型断裂,疲劳裂纹萌生于光滑试样表面,向试样内部衍生并在扭转疲劳过程中形成二次裂纹;42CrMoA钢扭转疲劳断裂类型在不同扭循环应力下基本为NF+LS→LS型顺序转变。     

不锈钢电阻点焊板厚及强度级别对疲劳性能的影响

某地铁车体采用不同厚度和不同强度级别的SUS301L不锈钢薄板以搭接电阻点焊的方式焊接而成。对不锈钢电阻搭接点焊焊接接头进行受力模拟计算、硬度以及疲劳测试分析等,研究不锈钢搭接电阻点焊板厚以及板材强度级别对疲劳性能的影响。结果表明;板厚对试样抗疲劳性能影响大于板材强度级别对试样抗疲劳性能的影响;对于强度级别相同、板厚不同的试样,板越厚,抗疲劳性能越高;对于厚度相同、强度级别不同的试样,厚板侧厚度1.5 mm时,板材强度级别高,疲劳强度高;厚板侧厚度≤1.5 mm时,板材强度级别高,疲劳强度低。     

深孔熔咀电渣焊补技术及其接头性能研究

在轨道车辆装配和检修过程中,转向架经常因螺纹孔牙型受到损伤而报废。利用深孔熔咀电渣焊补技术对受损的螺纹孔进行焊补,然后将焊补试样重新加工螺纹孔。通过宏观金相、显微组织和冲击断口SEM观察,以及拉伸性能、弯曲、冲击性能、硬度和疲劳试验等手段对焊补试样进行测试,研究其最佳深孔焊补深宽比以及修复后螺纹孔的性能与原始材料的性能变化情况。结果表明,熔咀电渣焊技术焊补的试样以及修复的螺纹孔性能均高于原始母材,最佳的深宽比为1∶1~2∶1。     

MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能

为提高镁合金焊接接头的超高周疲劳寿命及其安全可靠性,采用机械打磨除去MB8镁合金焊接接头余高,利用超声疲劳试验机来探究MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。结果表明:MB8镁合金焊接接头的S-N曲线在2.0×10~8周左右时会出现平台,说明其存在疲劳极限;当疲劳寿命小于2.0×10~8周,S-N曲线呈连续下降趋势,疲劳寿命随着载荷的降低而增加;疲劳失效试样都断裂在试样的中间焊缝部位,疲劳断口可以分成疲劳源区,柱状晶扩展区、过渡扩展区、粗晶扩展区、瞬断区5个区域。     

7A52铝合金厚板搅拌摩擦焊接接头疲劳性能研究

采用搅拌摩擦焊对厚度为30 mm的7A52铝合金厚板进行对接单道焊接,并沿厚度方向每6 mm切取共制成5层疲劳试样,研究其疲劳性能的变化趋势。结果表明:沿厚度方向由表层至底部疲劳性能依次呈先减后增的变化趋势,沿焊接方向疲劳性能呈先减后增而后再减的变化趋势;接头疲劳断裂位置和显微硬度的最低处大部分出现在前进侧的热影响区;焊缝断口形貌较母材复杂,断口瞬断区出现沿晶断裂,伴有较厚的撕裂棱;韧窝内第二相粒子发生劈裂和碎裂。     

纳米ZrO_2热障涂层隔热性能研究

为了研究纳米ZrO2热障涂层的隔热性能,设计了涂层结构并采用有限元分析软件分别对普通试样和纳米ZrO2热障涂层试样模型的温度场进行了计算。结果表明,纳米ZrO2热障涂层有着良好的隔热性能,热源温度越高涂层隔热效果越显著。在1000℃热源下,设计的纳米ZrO2热障涂层的最大隔热温度为250℃,平衡状态下隔热温度为71℃。采用大气等离子喷涂方法制备了计算模型中设计的涂层试样,并对试样进行了隔热试验。计算结果与试验结果一致。     

考虑疲劳寿命制约的结构优化

本文介绍在结构优化设计中考虑疲劳寿命要求的一种方法。其基本原理是在优化过程中应用载荷历程数据和结构有限元应力以及材料的疲劳特性计算疲劳寿命。此寿命要求被认为是边界约束,而结构重量被看作是目标函数。为了论证这一原理,讨论了考虑疲劳寿命制约的优化任务和基于现代方法的疲劳寿命计算。文中介绍了一些优化设计试例,其中使用了美国汽车工程师学会(SAE)有切口试样试验的疲劳数据。     

基于裂纹萌生和扩展的渗氮钢疲劳寿命预测

以渗氮CrNiW钢的光滑试样和两种缺口试样为研究对象,开展超高周疲劳试验.观察渗氮CrNiW钢的疲劳断口显微组织,分析S-N曲线特性及失效机理,基于裂纹萌生模型和裂纹扩展模型计算渗氮CrNiW钢的萌生和扩展寿命,结合裂纹萌生和扩展寿命计算总疲劳寿命.结果表明:随应力集中系数增加,ΔKFGA小幅降低,ΔKfish-eye减小明显;应力幅值较低时,裂纹萌生寿命占总疲劳寿命的比例很高,裂纹扩展寿命占比很低,基本可忽略;模型预测的总疲劳寿命与试验结果较接近,除个别数据点外,预测结果均在2倍偏差内,预测较准确.     

试验速率及试样尺寸对铝合金7050T74性能的影响

讨论不同试验速率、试样直径和过渡弧半径对7050T74锻铝合金拉伸性能的影响。结果表明:在试验范围内,试验速率对材料强度无影响,而断后伸长率缓慢减小。试样过渡弧半径的变化对该材料强度和断后伸长率无影响。试样直径为5 mm时,该材料断后伸长率显著降低。