室温和650 ℃下晶粒尺寸对GH4169合金疲劳小裂纹萌生和扩展行为的影响

在室温和650 ℃条件下,研究晶粒尺寸对GH4169合金疲劳小裂纹萌生机理和扩展行为的影响。通过在960 ℃、 1 010 ℃、1 020 ℃、1 050 ℃条件下,各保温1 h来改变试样晶粒尺寸。通过光学显微镜来观察不同热处理后的微观组织。利用覆膜法监测小裂纹扩展过程。结果表明,两种温度下疲劳小裂纹萌生机理和扩展模式在细晶组织和粗晶组织间均会发生转变。室温和650 ℃条件下,裂纹扩展速率在小裂纹阶段近似恒定。室温下,平均晶粒尺寸变化对小裂纹扩展速率几乎没有影响。650 ℃下,随着平均晶粒尺寸增加,小裂纹扩展速率增大。无论哪种温度下,一旦表面裂纹长度达到一定临界尺寸,小裂纹会加速扩展,进入长裂纹阶段。室温下不同平均晶粒尺寸试样临界裂纹长度基本相同,650 ℃下随着平均晶粒尺寸增加临界裂纹长度增加。     

热处理对GH4169合金组织及低周疲劳寿命的影响

采用三种热处理工艺对GH4169合金进行处理,研究了处理后合金相应的显微组织以及在应变幅1.0%,0.8%和0.5%下的常温低周疲劳性能。结果表明:采用三种工艺热处理后,GH4169合金的组织中均析出了δ相,热处理前后的晶粒尺寸相差较小;在固溶和双时效处理之间增加了900℃固溶处理后,δ相在合金中的析出量增加,且保温时间长的δ相含量更多;GH4169合金的疲劳寿命几乎不受δ相析出量的影响,其疲劳断口在相同应变幅下都呈现出相似的形貌,裂纹源数量均随着应变幅的增加而增多。     

织构对含铒铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

对含铒铝合金板材进行不同工艺的轧制及热处理,得到了具有不同织构的铝合金板材,再通过中心裂纹板材的高周疲劳试验,研究了织构对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明:合金板材中织构的含量与板材轧制变形量及退火温度有关;板材中疲劳裂纹总是倾向于沿Schmid因子较大的方向扩展;板材中织构越多,则晶粒间取向差角越小,疲劳裂纹偏折越小,裂纹扩展路径越短,疲劳裂纹扩展速率越快;板材中织构越少,晶粒间取向差角越大,疲劳裂纹偏折越厉害,裂纹扩展路径越长,疲劳裂纹扩展速率降低。     

组织特征对GH864合金裂纹扩展行为的影响

测试不同热处理条件下GH864合金在650℃空气中疲劳/蠕变交互作用下的裂纹扩展速率,分析热处理制度及组织特征对合金裂纹扩展速率的影响.通过组织分析试验、裂纹扩展速率试验和断口形貌分析,对比不同组织状态下GH864合金的微观组织及裂纹扩展行为,并用Paris公式对裂纹扩展速率的结果进行描述.结果表明:热处理后合金的裂纹扩展速率都明显降低;晶粒度对合金的裂纹扩展速率影响较大,且粗晶组织能显著降低裂纹扩展速率;晶界析出相对裂纹扩展速率有较大作用,而强化相γ'相大小对裂纹扩展速率影响不明显.从组织形貌及断口分析可较好解释不同热处理制度裂纹扩展速率曲线的试验结果.具有疲劳条纹特征断口对应较慢的裂纹扩展速率,而沿晶断裂对应较快的裂纹扩展速率.     

船用螺旋桨铜合金的腐蚀疲劳性能

本文模拟船用螺旋浆的受力状态及工作环境,采用小试样,低应力的高周疲劳进行裂纹扩展试验,来研究螺旋浆铜合金材料的腐蚀疲劳性能。重点测定裂纹扩展速率da/dN,并通过da/dN来估算疲劳裂纹扩展寿命,评定五种铜合金的优劣。探讨了它们的常规力学性能与腐蚀疲劳能之间的关系。对腐蚀疲劳断口进行了分析。同时比较了黄铜的锌当量及晶粒度对腐蚀疲劳性能的影响。     

热处理工艺对含铌GH2132合金组织和性能的影响

通过光学显微镜及力学性能试验机,研究了不同热处理工艺对锻态GH2132合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:锻造后空冷可以对GH2132合金起到固溶作用;锻态GH2132合金经时效处理后的强度比经固溶+时效处理后的强度更高,晶粒更细;固溶温度是影响合金抗拉强度和屈服强度的主要原因,固溶温度越低,强度越高,晶粒尺寸越小;锻态合金经时效处理后可得到高抗拉强度、低冲击功;经较高温度固溶+时效处理后可以得到稍低的抗拉强度和较高的冲击功。     

TA2钛合金焊接接头不同区域的疲劳裂纹扩展速率

对TA2钛合金焊接接头的母材区、熔合线、焊缝中心和热影响区的疲劳裂纹扩展速率、疲劳断口形貌以及显微组织进行了研究。结果表明:接头各区域的疲劳裂纹扩展速率相差不大,可直接用焊缝区的裂纹扩展速率表示;各区域试样的断口呈典型的疲劳断口形貌;母材区的平均晶粒尺寸约62.8μm,热影响区的约为110μm,晶粒尺寸对疲劳裂纹扩展速率没有明显影响。     

后处理工艺对激光选区熔化成形Hastelloy-X合金显微组织和低周疲劳性能的影响

采用激光选区熔化(SLM)技术制备Hastelloy-X合金,研究了不同的后处理工艺(1 175℃×2 h固溶处理、1 175℃/150 MPa×1 h或1 175℃/150 MPa×2 h热等静压处理)对合金显微组织和低周疲劳性能的影响。结果表明：SLM成形合金具备典型的熔池边界形貌和由细小树枝晶构成的柱状晶组织,同时存在微裂纹、气孔、孔洞等冶金缺陷;固溶处理消除了合金熔池边界,且晶粒由柱状晶向等轴晶转变,热等静压处理则能进一步闭合合金中的裂纹和气孔,同时沿晶界析出不连续的细小M₆C型碳化物;相比于固溶态合金,热等静压态合金具有更好的低周疲劳性能,其中2 h热等静压时间下得到的合金低周疲劳寿命略高;固溶处理态合金的疲劳裂纹以穿晶形式扩展,而热等静压态合金以穿晶+沿晶混合模式扩展。     

热处理对激光选区熔化GH3536合金组织演变规律的影响研究

利用激光选区熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造技术制备了GH3536镍基高温合金,研究了直接时效、固溶及热等静压处理对SLM合金组织和裂纹的影响规律,利用XRD、SEM、EPMA、EBSD、TEM等方法表征相组成和组织演变。结果表明:SLM态组成相为γ相,经固溶和时效热处理后,晶界析出针棒状和片层状相,EPMA结果表明这些相富含C、Cr、Mo,主要组成为Laves相和碳化物相;SLM态试样经固溶热处理后,合金元素扩散加强,熔池边界逐渐消失;SLM态平均晶粒尺寸13.18μm,经高温热处理后,合金晶粒发生再结晶,平均晶粒尺寸减小,经固溶处理后平均晶粒尺寸为12.01μm,而经热等静压处理(1050℃/3h/120MPa)后平均晶粒尺寸为10.87μm。SLM态试样中存在10～100μm的微裂纹,裂纹起源于熔池内部并贯穿熔化道;经直接时效和固溶热处理后微裂纹未明显改善,而热等静压则可完全消除微裂纹。     

固溶处理对304H焊接接头高温蠕变疲劳性能的影响

采用具有保持时间的高温蠕变疲劳试验,研究了304H不锈钢焊接接头在相同条件下焊态和固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命,使用断口扫描电镜、透射电镜、金相显微镜分析了断裂失效机理及裂纹扩展走向。结果表明,固溶处理可以显著提高焊接接头蠕变疲劳寿命,固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命约为焊态的1. 6倍;焊态下断口主要呈穿晶韧窝断裂特征,固溶处理试样断口呈现穿晶与沿晶混合断裂特征,裂纹从纤维区向结晶区扩展断裂。两种状态均有脆性相碳化铬析出,但固溶处理后Cr的析出率降低,延迟了脆性相的生成;同时,固溶处理后晶粒变大,提高了蠕变强度,这些因素导致固溶态304H焊接接头蠕变疲劳寿命的增加。     

W6Mo5Cr4V2高速钢的组织与性能

本文通过改变热处理工艺研究了W6Mo5Cr4V2高速钢的组织与性能间的关系,试验结果表明:静弯强度、塑性和韧性主要取决于基体成份和硬度,未溶碳化物影响较小。疲劳裂纹扩展速率((da)/(dN))与未溶碳化物量有关,当疲劳裂纹尖端塑性区尺寸与未溶碳化物的平均自由程相近时,未溶碳化物促进疲劳裂纹的扩展。     

不同热处理对高温合金GH4141微观组织和拉伸性能的影响

高温合金作为航空紧固件的主要原材料,其力学性能直接影响着航空装备构件的紧固性能。以GH4141高温合金为试验材料,分析不同热处理后GH4141试样的金相组织、显微硬度、力学性能和断口形貌等特征,研究结果表明了固溶温度对晶粒尺寸影响较大,且随着固溶温度的升高,显微硬度降低;热处理后试样表面形成的残余应力为压缩状态;试样在1 080℃固溶760℃时效处理后的拉伸强度最大为1 214 MPa,其拉伸断口表现出明显的析出相强化诱导的颈缩和韧窝特征。     

不同温度固溶后Incoloy825合金的显微组织与性能

采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、布氏硬度计、拉伸试验机等设备对不同温度固溶后Incoloy825合金的显微组织、力学性能及耐腐蚀性能等进行了研究。结果表明:当固溶温度在980~1 050℃之间时,合金的晶粒尺寸变化不明显,当固溶温度高于1 050℃时,晶粒尺寸以较快的速率增大;随着固溶温度的升高,合金的硬度和抗拉强度逐渐降低,伸长率不断增大;晶界析出相主要是由富含铬、钼的M_(23)C_6碳化物和含铬、镍、铁、钼的金属间化合物组成,晶界析出相的数量随着固溶温度的升高呈现先增多后减少的趋势,固溶温度为1 015℃时晶界析出相最多,此时合金的耐晶间腐蚀性能最差。     

β相锻造加工工艺中固溶温度对Ti6242合金保载疲劳性能的影响

对Ti6242钛合金进行不同固溶温度(960,980℃)下的β相锻造加工,研究了不同固溶温度下合金的显微组织和拉伸性能,以及高峰值应力下的低周疲劳与保载疲劳性能。结果表明：不同固溶温度下β相锻造后Ti6242合金组织相似,均由网篮组织、晶内α相片层组织和羽毛状α相集束组织组成,960℃固溶温度下羽毛状α相集束多于980℃固溶温度下。与960℃固溶温度下β相锻造后相比,980℃固溶温度下β相区锻造后合金的强度较高,断后伸长率略低,低周疲劳寿命明显较低,保载疲劳敏感系数较低;980℃固溶温度下合金的保载疲劳寿命约为960℃固溶温度下的1.3倍。不同固溶温度下β相锻造后低周疲劳断口的疲劳特征明显,均由疲劳裂纹源、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区组成,而保载疲劳断口均由韧窝和疲劳条带组成,呈现出一种以蠕变断裂为主、疲劳断裂为辅的断裂模式。     

热处理对21-6-9钢性能及显微组织影响

热处理工艺对单相高强度21-6-9奥氏体不锈钢显微组织及力学性能影响显著。本文在固定其他热处理工艺参数情况下,分别对固溶处理温度,固溶冷却方式,时效处理温度进行研究,结果表明:固溶温度对21-6-9钢低温韧性及晶粒尺寸影响显著,1050℃是其最佳固溶处理温度;固溶冷却方式对其力学性能影响不明显,但对其晶粒尺寸有较大影响,其中水冷处理方式能够使21-6-9钢得到尺寸均匀且细小的晶粒组织;时效温度对其低温韧性存在影响,表现为时效温度过高(≥600℃)会导致低温韧性明显下降。经过适当的热处理工艺处理,实现21-6-9钢屈服强度不低于438MPa,断口伸长率47%,断口收缩率不低于75%,同时具有良好的塑性及低温韧性。     

新锆合金包壳的碘致应力腐蚀研究

研究了应力腐蚀裂纹生长与碘浓度、温度及晶粒尺寸的关系，利用直流电压降测量裂纹长度的方法，对不同成分和不同取向的新锆合金，在不同的碘浓度和温度下进行了应力腐蚀裂纹生长的监测试验，并对应力腐蚀断口形貌进行了观察。结果表明：对于同种材料在相同的碘浓度下，随着温度的升高，裂纹的扩展速率加快。对于同种材料在相同的温度下，在饱和碘浓度前，随着碘浓度的增大，裂纹的扩展速率加快，达到饱和碘浓度时，对裂纹扩散速率的影响不大。晶粒尺寸大小对裂纹扩展速率也有影响。     

固溶温度对铸造高氮钢组织与性能的影响

以Fe-18Cr-18M n-N系合金作为研究对象,系统研究了不同固溶温度对铸造高氮钢的微观组织与力学性能的影响,确定了试验高氮钢固溶工艺的温度范围,实现了试验高氮钢合理的强韧性匹配.研究结果表明:随着固溶温度的升高,试验高氮钢的晶粒尺寸变化不明显,而晶界处析出相则逐步固溶,其尺寸和数量逐步下降.提高固溶温度后,抗拉强...     

疲劳近门槛值区裂纹扩展模式变化的试验研究

利用扫描电镜观察疲劳门槛值区试样的裂纹表面形貌,研究了疲劳门槛值区裂纹扩展模式的分布,分析了裂纹扩展模式的变化对疲劳裂纹扩展速率da／dN的影响。结果表明,断口形貌存在面型断裂（沿晶或穿晶）（Faceted Fracture,FF）,面型断裂分数（Percentageof Faceted Fracture,PFF）最大值出现在循环塑性区尺寸接近原始奥氏体晶粒直径时。通过比较循环塑性区尺寸与晶粒尺寸,随着应力强度因子幅值AK的降低,裂纹先以辉纹型模式扩展,在PFF达到最大值后,裂纹以晶体学模式扩展。辉纹型模式扩展时,PFF的变化对da／dN影响不大;晶体学模式扩展时,由于FF诱发裂纹闭合,从而降低da／dN。     

焊前和焊后热处理对2195铝锂合金双面搅拌摩擦焊接头组织与性能的影响

采用双面搅拌摩擦焊方法对6 mm厚2195铝锂合金板进行焊接,对比研究了焊前与焊后热处理(410℃×1 h退火+510℃×1 h固溶+155℃×1 h人工时效)对接头显微组织及力学性能的影响.结果表明:焊前热处理的接头焊核区晶粒呈细小等轴状,平均晶粒尺寸约为9.2μm,而焊后热处理的焊核区晶粒发生了异常长大现象,平均晶...     

Zn对医用Mg-Mn合金显微组织的影响

Mg合金具有可降解性、生物学特性和力学相容性等一系列特性,是一种极具发展潜力的新型可降解生物医用材料。本文采用真空气氛保护金属型Mg-Zn-Mn合金,通过金相组织观察和硬度试验,研究了合金的性能。结果表明:纯Mg中添加合金元素Zn和Mn可显著地细化晶粒,Zn含量的变化对Mg合金晶粒尺寸影响较小;Mg合金硬度随着Zn含量的增加而提高,并且Zn具有较好的固溶强化效果;Mg合金固溶处理后,晶粒发生一定程度上的长大,Mg合金硬度随Zn含量的增加而提高,这说明固溶强化的效果强于晶粒粗化而造成的力学性能降低。