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。     

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。     

超声冲击对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢接触疲劳寿命的影响

利用ZJ-II型超声波冲击设备对20Cr2Ni4A渗碳齿轮钢进行超声冲击处理,对比研究超声冲击前后试样的接触疲劳寿命、残余应力和显微硬度随层深的变化情况。结果表明:经过超声冲击强化后,渗碳齿轮钢的接触疲劳寿命有较大幅度的提高。主要原因是晶粒细化和位错增殖抑制疲劳裂纹源的萌生,残余应力显著增加、表面硬度大幅度提高降低疲劳裂纹拓展的速率,从而使其接触疲劳性能得到显著提升。     

阴极充氢后堆焊熔合区裂纹萌生机理

利用阴极充氢法研究了堆焊熔合区裂纹形核机理。研究发现 ,在阴极充氢条件下进入试样的氢在熔合区发生集聚并形成气团 ,在气团内压的作用下裂纹萌生 ,裂纹一般在熔合区内扩展 ,开裂断口为沿晶断裂     

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.     

疲劳裂纹萌生机制

对于高强度钢和合金来讲,疲劳裂纹萌生是疲劳破坏的最重要组成部分。在高周次疲劳时,宏观裂纹萌生寿命(N_i)与裂纹扩展寿命(N_f)之比(N_i/N_f)大于90％,在低周次疲劳中N_i/N_f也大于50％。疲劳裂纹萌生与结构设计、材质、制造工艺及使用环境等因素有关。疲劳裂纹源的分析应包括力学分析、断口分析、金相分析和表面状态分析诸方面。确定裂纹萌生的性质、原因和条件是解决构件早期疲劳断裂的前提。     

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。     

疲劳过程中沿晶裂纹萌生与扩展的机理

本文阐述了几种沿晶疲劳裂纹萌生与扩展的机制,试图从晶界结构、晶粒之间的形变不协调性和晶界与晶内滑移位错的交互作用等方面分析沿晶开裂的本质过程。     

夹层结构自冲铆接头疲劳性能的研究

以不同泡沫金属为夹层进行自冲铆接头疲劳试验,采用二参数威布尔分布检验疲劳数据,并拟合各组试样的S-N曲线。用扫描电子显微镜观测不同疲劳区接头的典型疲劳断口,分析裂纹萌生形式,研究接头在不同应力下的失效机理。结果表明:以泡沫镍为夹层的接头疲劳寿命明显优于泡沫铁镍为夹层的接头;泡沫镍在微动过程中迁移流动能力较强,在磨屑床中起第三体润滑承载作用;接头的疲劳裂纹萌生于接头的铆接点下板或铆孔中心的下板一侧区域;铝合金疲劳源区晶粒滑移呈不均匀性,疲劳裂纹萌生于金属夹杂物、第二相处;接头的裂纹扩展区可观察到大量密集分布的疲劳条带,并伴有较深的二次裂纹;在瞬断区,铝合金自冲铆接头呈韧窝形貌。     

38CrMoAl钢异状断口及其锻造裂纹的电镜研究

<正> 我厂碱性平炉冶炼的38CrMoA1钢,在锻造时产生裂纹,其纵向断口是变形能力较差、呈致密而较平坦的灰白色大块岩石形异状断口,使横向机械性能(尤其是δ、φ、α_k值)显著降低。通过对异状断口二次复型进行了大量透射电子显微镜观察,发现异状断口区存在大量非金属夹杂引起沿晶断裂;经选区电子衍射分析,确定其为AIN夹杂。这     

某型飞机卡箍断裂失效分析

某型飞机氧气瓶固定卡箍的断裂是一种多发故障。通过断口金相观察、断面成分分析发现卡箍断裂属于腐蚀疲劳断裂;疲劳源在卡箍表面焊缝加强高与热影响区交界处。在分析焊接质量时,金相检查发现卡箍焊缝加强高与热影响区的交界处存在焊接小裂口。焊接质量差是卡箍焊缝处产生腐蚀疲劳的原因,焊接缺陷对疲劳裂纹的萌生也起了一定的促进作用。最后,给出改善焊接质量的有效措施。     

复相钢断裂机理的研究

通过扫描电镜动态拉伸对复相钢的形变及断裂过程进行了观察与分析。观察表明，复相钢中长宽之比大于２的长条状马氏体易成为裂纹萌生地，铁素体与马氏体相界也易出现裂纹，主裂纹首先产生在试样中心，呈锯齿状向两旁扩展，复相钢断裂机理属微孔聚合型剪切断裂。     

汽车稳定杆早期断裂的原因分析

采用SEM和光学显微镜观察稳定杆的显微组织,用DV-2型直读光谱仪对其材料的成分进行了分析,确定稳定杆断裂为疲劳断裂,认为稳定杆早期断裂原因是由于制造工艺和热处理工艺不当所致。由于稳定杆在表面产生了柱状晶及晶粒间微裂纹,内部出现不均匀组织增加了内应力,以及成型半径过小、表面粗糙度大、氧化皮的存在等引起应力集中,在扭转、挤压和剪切力的作用下萌生了裂纹源,而裂纹扩展造成稳定杆早期断裂。     

外物损伤对叶片振动疲劳裂纹扩展性能的影响

为研究外物损伤(FOD)对航空发动机叶片的疲劳裂纹扩展影响,基于落锤冲击试验系统,在不同冲击能量下进行TC4钛合金试件的FOD模拟试验及振动疲劳试验,获得损伤试件的裂纹长度与疲劳寿命的关系,并拟合疲劳断口裂纹形貌参数,建立疲劳裂纹扩展寿命预测计算模型。研究结果表明：损伤缺口的深度和宽度随冲击能量的减小而非线性的减小。当冲击能量较大时,试件的疲劳裂纹先沿弯曲微裂纹扩展,后沿直线扩展;当冲击能量较小时,试件疲劳裂纹保持直线扩展。裂纹的萌生寿命与冲击能量、应力水平二者相关。     

铝合金腐蚀疲劳行为研究

用轴向力加载疲劳测试法,研究35℃、质量分数为3.5%的NaCl溶液环境对6082-T6铝合金型材疲劳性能的影响。结果表明:与室温大气环境相比,合金疲劳强度降低34.9%,室温疲劳强度比为σ_0.1/Rm=54.1%,腐蚀环境下σ_0.1/Rm=35.2%。两种环境下裂纹均起于试样表面,腐蚀条件下裂纹起裂区呈沿晶断裂;Mg₂Si析出相沿晶界分布,Mg₂Si、α(Al)基体和单质Si粒子间电位差不同,将在局部形成微电池效应,晶界优先腐蚀,这是造成合金疲劳性能降低,产生沿晶疲劳断裂的主要原因。     

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。     

从动齿轮的断齿分析

经过对断齿的观察分析,认为造成齿根断裂的直接原因是齿轮表面机械加工的刀痕所致。齿轮在传动中,每个齿都受到多种应力的综合影响,处于张应力状态下的机械加工刀痕,起到了应力集中的微裂纹的作用,在不断的受力下沿刀痕萌生疲劳裂纹,引起齿根疲劳断裂。同时,钢中的脆性夹杂物对齿轮的早期失效起到了促进作用。     

半椭圆表面裂纹在疲劳扩展中的形状变化

<正> 一、引 言 表面裂纹或缺陷是引起实际构件失效的最主要原因之一。从一个小的表面缺陷开始的疲劳裂纹的扩展具有重要的实际意义。通常假定表面裂纹具有半椭圆形,在疲劳扩展过程中,半椭圆表面裂纹的形状(椭圆度)将要发生变化。这种形状变化对于疲劳寿命     

某大型冲孔冲头失效缺陷的光学显微镜观察

<正> 该冲头系热成形某产品的模具之一,用3Cr2W8V钢制造,使用在高温、外部喷水冷却环境。试验观察到失效冲头存在两种缺陷:表面龟裂及次表层的机械疲劳裂纹。后者为前者的次生缺陷,从龟裂裂口处的氧化铁上萌生,沿氧化提供的低能通道扩展;龟     

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。