工业纯镁内部疲劳微裂纹的热扩散性愈合

采用单向对称拉压低周疲劳疗法在具有等轴晶的工业纯镁试样中引入了微米级的内部裂纹,裂纹主要位于晶内和穿晶位置,宽度为0.5-15μm,长宽比分布在10-35之间,在623K对疲劳试样进行2,4和6.5h的真空退火处理,SEM观察表明：晶内疲劳微裂纹纵剖面二维形态发生了主要由表面扩散控制的形态变化,由初始的扁椭圆形演化成多个球洞定向排列的形态;穿晶疲劳微裂纹纵剖面二维形态则在表面和晶界扩散的耦合作用下首先在晶界处分隔成两部分,并在晶界上留下了一个空洞,在退火处理的后期阶段,空洞收缩消失,引起空洞间距的增大并引起试样密度少量恢复。     

工业纯铁内部穿晶疲劳微裂纹的扩散愈合过程

采用对称拉压低周疲劳方法在轴对称工业纯铁试样中引入了临界长度约为30μm，穿越铁素体晶界的内部微裂纹，随后在1173K温度下对试样分别进行2和5h的真空加热处理，结果表明，随保温时间的延长，穿晶疲劳微裂纹扁椭圆型的二维纵剖面首先在表面扩散与晶界扩散的耦合作用下在晶界处分隔为两部分，随后在表面扩散单独作用下演化为由多个球形空洞组成的球洞串截面形态，由于晶界在退火过程中的迁移运动，晶界上裂纹演变形成的空洞最终被遗留在晶粒内部，建立了体扩散控制下的晶粒内部空洞的收缩模型，与实验观察结晶对比表明，该模型能够很好地预测晶内空洞的收缩愈合过程。     

工业纯铁内部疲劳微裂纹扩散愈合过程中的形态演变

采用单向对称拉压低周疲劳方法在轴对称工业纯铁试样中引入了临界长度约30μm左右，厚度为0．5－1．5μm的内部微裂纹，随后在900℃下分别进行1．5和5h的高温真空加热处理。结果表明：随保温时间的延长，内部疲劳微裂纹的纵剖面二维形态发生了主要由表面扩控制的形态演变。由初始的扁椭圆型截面形态演化为多个定向排列的球形空洞形成的球洞串截面形态。在横剖面上可观察到初始裂纹体分解为“外围圆环＋环内球洞”的形态演变图象。对材料内部微裂纹形态演变的物理模型。及其对裂纹几何形态与尺寸的依赖性进行了讨论。     

循环载荷幅值对7075-T7451铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

在不同幅值循环载荷条件下对7075-T7451铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行拉伸疲劳试验,对其疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅值ΔK进行了研究,并用扫描电子显微镜观测试样的断口形貌。结果表明：随着循环载荷幅值的增大,试样的疲劳寿命缩短,裂纹的扩展速率增大;试样宏观断口形貌的裂纹稳态扩展区域减小,而瞬时断裂区域增大。稳态扩展区主要以疲劳条带扩展机制为主,且疲劳条带间距随循环载荷幅值的增大而增大;瞬断区的断口形貌以韧窝断裂为主,韧窝尺寸随循环载荷幅值的增大而减小。     

残余应力对U75V重轨钢疲劳裂纹扩展速率的影响

通过残余应力测试仪Stress3000测试了不同工艺处理U75V重轨钢表面残余应力,利用Sinco Tec疲劳试验机研究了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响,并对疲劳断口形貌进行了观察。结果表明:不同工艺处理U75V重轨钢表面残余应力均为压应力,淬火态试样表面平均残余应力大于轧态试样;随退火温度升高和退火时间延长,试样表面残余应力下降明显。随表面残余压应力的增大,疲劳裂纹常数m值逐渐减小,即裂纹扩展速率随着表面残余压应力的增加而减小。断口形貌观察发现表面残余压应力较大时,断口疲劳辉纹更为细小,有利于降低表面疲劳裂纹扩展速率。     

Al-7Si-0．3Mg合金低周疲劳行为及其机理

研究了Al-7Si-0.3Mg铸造铝合金在不同等效应变幅值下循环加载时的低周疲劳行为,并用透射电镜(TEM)观察了疲劳失效试样的位错结构.结果表明,位错结构对应变幅值有很强的依赖性,疲劳失效试样的位错密度随应变幅值的增大而增大;由于位错间的交互作用及颗粒的钉扎作用,铸造铝合金表现出明显的循环硬化现象,高应变幅值下,硬化区可贯穿整个疲劳过程;试样的疲劳寿命随应变幅值的提高而下降,并且符合Manson-Coffin关系式.     

AZ31镁合金在高周疲劳过程中微观组织和孪晶演变特征

利用扫描电子显微镜（SEM）和电子背散射衍射（EBSD）技术研究了室温条件下AZ31镁合金在不同加载频率（3和30 Hz）和不同应力幅值（90,95,100,105,110 MPa）疲劳变形后的组织演变规律及断口形貌特征。结果表明：随着加载应力增加,基体内残余孪晶数量增加,残余孪晶主要以拉伸孪晶形式存在。随着应力幅值的增加晶粒逐渐细化,这是由于在循环过程中,拉伸孪晶演变诱导晶粒细化。随着应力幅值的增加,织构强度显著减弱,这与试样疲劳后的再结晶机制有关。通过对试样疲劳断口的分析,发现孪晶片层处容易引起裂纹萌生,随着应力的增加,试样中裂纹扩展区面积逐渐减小,在疲劳裂纹扩展区观察到明显的疲劳辉纹。最终断裂区表面粗糙,主要存在韧窝、撕裂脊以及二次裂纹等形貌。在最终断裂区可观察到韧窝,韧窝尺寸随着循环应力的增加,在较高加载频率下,韧窝的尺寸与数量均减小。     

7A09超高强铝合金表面强化实验研究

利用气动式喷丸机对7A09超高强铝合金试样进行喷丸强化,对喷丸强化前后试样小孔两侧残余应力分布进行测试,探讨了喷丸时间对7A09铝合金疲劳寿命的影响,分析机械喷丸强化前后铝合金试样疲劳断口。结果表明,机械喷丸强化后,7A09超高强铝合金表层分布高幅值残余压应力,表层残余压应力分布显著地降低了疲劳裂纹扩展速率,疲劳寿命明显提高;通过扫描疲劳断口,发现未处理试样的疲劳裂纹源位于孔壁上表面的尖角处,而机械喷丸强化试样的裂纹源逐渐转移到强化层以内,在最终断裂区内分布大量韧窝,且韧窝形态随喷丸时间的延长而增大,并且韧窝尺寸更深,说明机械喷丸改善了最终断裂区的塑性。     

氧化锆陶瓷室温循环疲劳行为研究

对一种氧化锆陶瓷材料的室温循环疲劳行为进行了研究。陶瓷材料通过干压、冷等静压成型，无压烧结。循环疲劳实验采用四点弯曲法。试验结果表明，该氧化锆陶瓷材料的循环疲劳寿命与循环应力最大值和循环应力幅值在双对数坐标下皆为线性关系，循环应力最大值增大，循环疲劳寿命降低；循环应力幅值增大，疲劳寿命也降低。但循环疲劳寿命对循环应力最大值的依赖程度要大于对循环应力幅值的依赖。循环疲劳寿命与裂纹的初始尺寸在双对数坐标下也呈线性关系，随着裂纹初始尺寸增加，循环疲劳寿命降低。试验结果同时表明，回火消除残余应力试样的循环疲劳寿命都远大于未回火试样。计算表明，该种氧化锆陶瓷的裂纹缓慢扩展指数大约在8～13之间。     

含有织构的退火Zr-4合金的疲劳变形机理

众所周知，完全退火的金属在循环载荷条件下通常产生循环硬化，但是，完全退火的Zr－4合金在总应变低于1．6％时却产生循环软化．韩国学者根据疲劳过程中的位错行为研究了完全退火Zr－4合金的疲劳变形机理．试验采用冷轧到厚3nun随后经650℃／1h完全退火处理的Zr－4合金板材．设计了两种低周疲劳试样，即标距平行于轧向的R试样和标距平行于横向的T试样．试验在室温下完成，其应变速率为0．08％／s，用伸长仅控制应变量．透射电镜试样是抛光后再电解腐蚀形成的浸蚀坑试样，抛光液为45tal蒸馏水十45talHNO3＋100mlHF，电解腐蚀渡为乙醇十…     

激光冲击强化对FV520B钢疲劳寿命的影响

为提高叶轮的使用寿命,对叶片的抗疲劳性能提出了更高的要求,激光冲击强化（LSP）处理是提高材料抗疲劳性能的重要途径。针对FV520B钢棒状试样进行LSP试验和不同应变幅值下的单轴低周疲劳试验,并进行疲劳寿命预测。结果表明,LSP后试样的表面硬度由330 HV提升至490 HV,且LSP后试样表面产生约-90 MPa的残余压应力。相比于未冲击试样,LSP试样的疲劳寿命均有所提高,±0.5%应变幅值下试样的疲劳寿命提高132.2%。SEM结果表明,LSP后试样表面产生的残余压应力抑制了疲劳裂纹的萌生和扩展,裂纹萌生位置由试样表面向次表面转移,且疲劳条纹的间距和韧窝尺寸减小,从而延长了试样的疲劳寿命。采用Manson-Coffin方程针对光滑试样和LSP试样进行疲劳寿命预测,总的来说,对于光滑试样预测结果与试验结果吻合较好;对于LSP试样,预测的疲劳寿命偏保守。考虑残余压应力的影响针对Manson-Coffin方程进行修正,得到了较好的预测结果。研究结果可为FV520B材料LSP处理工艺和疲劳失效研究提供理论依据。     

超声喷丸对工业纯Zr疲劳裂纹扩展行为的影响

对厚度为2.0 mm的工业纯锆板材进行双面超声喷丸（USSP）处理,研究了超声喷丸（USSP）对微观组织演变和疲劳裂纹扩展（FCG）行为的影响。通过光学显微镜、激光共聚焦显微镜、背散射电子衍射仪、透射电子显微镜和X射线衍射仪分别对微观结构演变进行表征。采用紧凑拉伸试样进行FCG试验,对断口形貌和裂纹扩展路径进行分析。结果表明,USSP处理后形成了具有约250 μm深度残余压应力的表面梯度结构,USSP试样比原始试样表现出更高的强度和表面粗糙度。值得注意的是,USSP-8 min和USSP-12 min试样的疲劳裂纹扩展寿命比原始试样分别提高了28.1%和50.9%。USSP处理有助于提高疲劳裂纹扩展抗力,进而在一定程度上降低疲劳裂纹的扩展速率。FCG性能的提高可归因于残余压应力和晶粒细化的共同作用,残余压应力增强了裂纹闭合效应,降低了有效应力比。同时,晶粒细化使晶界比例增加,循环塑性区尺寸减小,从而有利于抵抗裂纹扩展。     

粗晶纯铝疲劳位错结构的热稳定性

在不同总应变幅下对高层错能粗晶纯铝进行疲劳实验直至达到近似相同的累积应变量,然后再在不同温度(200、330和450℃进行退火处理。利用透射电子显微镜观察疲劳位错结构及其退火后微观结构的变化。结果表明:粗晶纯铝疲劳位错结构主要为胞结构,胞尺寸随着外加应变幅的升高逐渐减小,胞壁逐渐变得致密,胞内位错密度下降;粗晶纯铝疲劳处理后在3个温度下进行退火处理,所有样品的疲劳位错结构均发生明显的回复现象;只是在相对较低温度200℃退火时,低应变幅下形成的位错结构的回复机制主要为空位消失和异号位错相消,而中、高应变幅下位错结构的回复机制主要表现为多边形化回复机制。粗晶纯铝经不同总应变幅疲劳后的DSC曲线测量结果与TEM观察结果基本一致。     

温度对TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展行为的影响

对TC4-DT损伤容限型钛合金在150℃，25℃下的疲劳裂纹扩展速率da／dN进行了测试，给出了扩展速率和应力强度因子幅值AK之间的关系曲线。用SEM对2种温度下断口形貌进行了观测，实验结果表明，150℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的疲劳裂纹扩展速率，25℃的疲劳裂纹扩展速率试样具有较低的门槛值；稳态扩展区解理断裂和条带循环机制共存，150℃的da／dN试样中的疲劳辉间距比25℃试样细；快速扩展区的断口形貌呈韧窝型静载断裂特征，150℃的da／dN试样中的韧窝比25℃试样深。     

喷丸对7075-T651铝合金亚表面裂纹修复能力的影响

首先，通过线切割在7075-T651铝合金表面制备不同裂纹深度的试样，随后对这些试样进行喷丸修复试验；然后，采用拉-拉加载疲劳试验，对喷丸修复的能力进行分析，评价喷丸工艺参数对不同深度裂纹的修复能力；最后，通过对试样裂纹处进行宏、微观观察分析，阐释喷丸对亚表面裂纹修复的机制。结果表明：喷丸强化作用能够在局部增大7075-T651铝合金的塑性变形强度，且由于晶粒间变形滑移使得位错增加而形成局部高温，促使裂开的组织在短时间内在高温高压的作用下能够发生闭合。对50、100和150μm不同裂纹深度试样经喷丸修复后发现，50μm裂纹深度试样裂纹修复后的效果最好，疲劳周期大都优于无裂纹标准试样，而随着裂纹深度的增大，裂纹修复效果会减弱，表明喷丸对7075-T651铝合金亚表面裂纹修复具有积极的作用。     

铜铝复合接触线用银铜合金疲劳试验

通过采用不同应变幅控制,对不同变形量冷拉银铜合金进行室温低周疲劳试验.结果表明,随着应变幅的增大,滞后环面积也随之增大;随着循环周次的增加,循环应力逐渐降低,从而产生疲劳软化;加工率为38%的银铜合金循环周期大于加工率为19%的银铜合金循环周期;试样断裂后存在三个明显疲劳特征区:裂纹源、裂纹扩展区、瞬断区;银铜合金的裂纹扩展具有穿晶和沿晶两种方式.     

钛-钢扩散复合界面组织与结合强度

将钛管、钢管利用冷拔-内压扩散法制备了内包覆钛-钢复管。用扫描电镜、能谱分析、X-光衍射和拉剪试验等方法，研究了扩散退火温度与时间对钛-钢扩散复合界面附近组织、成分和界面剪切强度的影响。结果表明，该制备方法可使钛～钢实现冶金结合；界面剪切强度随扩散温度升高先增加后减小；750—800℃×0．5h扩散退火界面剪切强度最高，可达210MPa左右；扩散退火中Fe、Ti原子发生了互扩散；界面上有TiC形成；750℃×0．5h扩散退火试样断VI未检测到TiFe、TiFe2相；900—950℃×0．5h扩散退火钢侧出现柱状晶区，钛侧出现无晶界晶区与针状马氏体晶区。     

国产316LN不锈钢的室温低周疲劳行为研究

测试了国产第三代核电站一回路主管道材料-316LN不锈钢的室温低周疲劳性能,讨论了微观机理并建立了Manson-Coffin疲劳寿命模型。结果表明,随着应变幅的增大,滞回曲线宽度及峰值应力随之增大,疲劳过程中先后发生了循环硬化、快速循环软化、慢速软化和失稳四个变形阶段;应变幅由0.2%逐渐增加至1.2%的过程中,疲劳周次从105逐渐降低至102;疲劳断口由裂纹源区、扩展区和最终断裂区组成,疲劳裂纹主要萌生于表面,裂纹区具有典型的疲劳辉纹形貌,最终断裂区具有韧窝形貌。     

MnS夹杂形态对冷轧退火Ti微合金钢延伸率的影响

以Ti微合金钢为研究对象，采用OM、SEM等手段分析MnS夹杂在冷轧过程中的演变行为，随后对不同变形量的试样进行退火处理，并测试其拉伸性能和硬度，分析MnS夹杂形态对断裂行为的影响。结果表明，MnS夹杂物随着冷轧变形量的增加，最大长度增加的同时，MnS夹杂形态由带状转变为断续的短线状或粒状；随着冷轧压下量的增加，试样的延伸率逐步恶化，其主要原因为粒状的MnS夹杂增加了加载方向的界面面积，促进了界面裂纹的萌生。     

激光金属沉积成形304不锈钢的疲劳断裂机理分析

激光金属沉积是一种应用广泛的激光增材制造技术，文中对激光金属沉积成形304奥氏体不锈钢进行疲劳试验，并对其疲劳断裂机理进行了分析.根据试验结果绘制激光金属沉积成形304奥氏体不锈钢的应力-寿命(S-N)曲线，结果表明，应力幅的大小对疲劳断口形貌有着至关重要的影响.应力幅越大，疲劳断口越粗糙，在较高的应力幅作用下，断裂试样表面存在随机分布的孔洞和裂纹，材料缺陷如氧化物夹杂和孔洞是导致疲劳裂纹萌生的主要原因，而在较大的应力幅(如275 MPa)作用下，较大的局部塑性变形也是导致疲劳裂纹萌生原因之一，随着应力幅的增大，疲劳条带更加清晰，在较高的应力幅作用下，多个滑移系的相交导致疲劳条带不在同一平面内扩展，并且裂纹扩展区内出现轮胎压痕.随着应力幅的增大，由于疲劳裂纹扩展区内塑性变形量的增大导致疲劳裂纹扩展区中二次裂纹数量增加.