TC4-DT损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展特性的研究

研究了典型的损伤容限型钛合金Ti-6A1-4V ELI（TC4-DT）的断裂韧度KIC、疲劳裂纹扩展速率da／dN以及疲劳门槛值△Kth等损伤容限性能与微观组织的关系，讨论了不同应力比（尺值）条件下片状组织与双态组织的疲劳裂纹扩展特性，并与Ti-6A1-4V（TC4）钛合金进行了比较分析。研究结果为高损伤容限型钛合金的微观组织设计和探讨微观组织对损伤容限性能的影响机理奠定了基础。     

TA15ELI显微组织及损伤容限性能研究

采用一火β区热轧和一火两相区上部温度热轧获得了片状组织的TA15ELI钛合金厚板，通过两相区900℃、930℃、950℃和β区980℃退火热处理进一步调整合金显微组织和损伤容限性能，测定了不同热处理状态下合金的显微组织特征参数和室温拉伸性能、断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率，分析了显微组织对损伤容限性能的影响关系。研究发现：两相区退火，随着退火温度的升高，TA15ELI钛合金组织中初始β晶粒尺寸和α集束尺寸基本不变，α片平均厚度有所增加，合金强度和塑性均有所下降，da／dN降低，KIC提高；合金在β区980℃退火较两相区退火具有更好的损伤容限性能和综合性能。     

微观组织对TA15 ELI钛合金损伤容限性能的影响

研究了TA15 ELI钛合金43 mm厚板的等轴组织、双态组织和片层组织的室温拉伸性能、断裂韧性(KIC)以及疲劳裂纹扩展速率(da/dN)等损伤容限性能,通过金相显微镜观测了疲劳裂纹在各类组织中的扩展规律,讨论显微组织对该合金损伤容限性能的影响.结果表明该合金等轴组织和双态组织的室温力学性能和疲劳裂纹扩展阻抗差别不大;相对等轴组织和双态组织而言,该合金片层组织在损失强度较小的前提下(Rm=992 MPa),合金断裂韧性提高,达到111 MPa·m1/2,同时该合金的疲劳裂纹扩展速率也大幅降低,其Paris公式拟合参数为c=1.08×10-8,n=3.23,具有更好的损伤容限性能.     

TA15(ELI)钛合金厚板损伤容限性能研究

研究了两相区双重退火工艺对β相区加工的TA15(ELI)(Extra Low Interstitial,低间隙元素含量)钛合金厚试样的断裂韧性和裂纹扩展速率的影响.结果表明,β相区加工、两相区双重退火的钛合金试样具有很高的断裂韧性和较低的裂纹扩展速率.这主要是由于在该加工和热处理工艺下获得了片层状组织.随着退火温度升高,α片层厚度的增加,疲劳裂纹扩展速率降低,断裂韧性升高.对疲劳裂纹扩展试样断口分析表明,在预裂区和疲劳裂纹稳态扩展区,裂纹以准解理方式扩展.     

无损检测技术在损伤容限设计试验中的应用

介绍损伤容限设计的概况、损伤容限试验的工作程序及无损检测技术在损伤容限设计试验中的应用。试验验证，运用无损检测技术能定量给出试件的损伤程度和监测在试验载荷作用下损伤的发展情况，并准确，可靠地检出允许的最小危险性缺陷，从而确定结构的设计使用寿命。     

损伤容限型TC4-DT钛合金近门槛区疲劳裂纹扩展行为研究

研究了双态组织、片层组织TC4-DT钛合金在近门槛区的疲劳裂纹扩展行为,通过扫描电镜观察裂纹扩展路径及断口微观特征,研究了等轴初生α相含量对TC4-DT钛合金在近门槛区疲劳裂纹扩展速率的影响,讨论了TC4-DT钛合金的疲劳裂纹扩展行为和断裂方式。结果表明:随着等轴初生α相含量的降低,TC4-DT钛合金在近门槛值区的da/dN-△K曲线逐渐向下偏折,裂纹扩展速率明显降低,在Paris区出现转折点现象且转折点对应的△Kt值逐渐增大;片层组织在近门槛区的裂纹扩展路径曲折,疲劳裂纹扩展速率显著降低,表现出更好的损伤容限性能。     

航空用损伤容限型钛合金研究与应用

为了满足新型飞机的大尺寸、高减重、长寿命和低成本的设计与应用需求,采用损伤容限型钛合金材料及其应用技术是一条重要途径。国外发达国家已经在新型损伤容限型钛合金材料研制和在先进飞机上的应用方面走在了前列,特别是像中强度的Ti-6Al—4VELI和高强度的Ti一6—22—22S等,已经成功地应用在了美国F-22／F-35,C-17等新一代飞机中,大大地提高了飞机的使用寿命和战斗力。这几年我国先后自主创新发展了中强度损伤容限型钛合金TC4-DT和高强度损伤容限型钛合金TC21,建立了损伤容限型钛合金的口处理加工技术,为我国新型飞机的研制奠定了材料应用技术基础。通过分析国内外损伤容限型钛合金材料及其新型加工工艺技术的研究发展情况,结合我国新型损伤容限型钛合金材料研究进展,重点探讨了新型损伤容限型钛合金的材料特点、性能水平和应用前景。     

应力比和频率对GC－4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明，在高应力比时，ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ，且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑，导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．     

应力比和频率对GC-4钢CF裂纹扩展特性的影响

研究了五种应力比和四种频率对ＧＣ－４（４０ＣｒＭｎＳｉＭｏＶＡ）钢在３５％ＮａＣｌ中性溶溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展（ＣＦＣＧ）特性的影响．结果表明,在高应力比时,ＣＦＣＧ的ｄα／ｄｔ－Ｋｍａｘ曲线存在两个平台区ＰⅠ和ＰⅡ,且（ｄａ／ｄｔ）ＰⅡ＜（ｄａ／ｄｔ）ＰⅠ．ＣＦＣＧ的ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线的平台区起始值面△Ｋｐ随频率升高呈幂函数关系而降低．从表面电化学反应动力学、裂尖表面形变动力学以及裂尖材料内部氢的扩散动力学三个方面综合考虑,导出了△ＫＰ－ｆ的理论函数关系．该函数关系与ＣＦＣＧ试验数据所显示的函数关系十分一致．     

锻造工艺对TC4-DT和TC21损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响

研究了不同锻造工艺（近β锻造、准β锻造、两相区锻造）对TC4-DT和TC21损伤容限型钛合金疲劳裂纹扩展速率的影响,对比分析了不同锻造工艺的微观组织和疲劳裂纹扩展路径的关系。研究结果表明,与两相区锻造和近β锻造相比,TC4-DT和TC21钛合金经准β锻造后的疲劳裂纹扩展速率最低。准β锻造的锻件疲劳裂纹扩展路径曲折程度大,断口表面粗糙度大,有效地降低了疲劳裂纹扩展速率。     

印刷设备用Q235钢的表面喷涂处理研究

采用等离子喷涂和高速火焰喷涂工艺,对印刷设备用Q235钢表面进行喷涂处理,对比分析两种喷涂工艺下WC-12Co涂层的微观组织,并进行了孔隙率统计和磨损性能测试。结果表明,等离子喷涂和高速火焰喷涂涂层的孔隙率分别为3.9%和1.3%,涂层与基体之间为机械结合。高速火焰喷涂涂层的耐磨性要明显高于等离子喷涂涂层。     

Q235钢表面熔覆镍基合金涂层的研究

利用热等离子弧熔覆装置在Q235钢表面熔覆Stellite Ni60合金粉末。在一定的熔覆工艺参数下可获得低稀释率的熔覆层,并且熔覆层与基体达到冶金结合。利用电子显微镜、XRD、电子探针等测试仪器对熔覆层的组织结构、化学成分进行了分析研究。结果表明,热等离子弧是熔覆处理中较为理想的加热源。     

连续矫直条件下Q235钢热变形行为的实验研究

在连续矫直过程中，铸坯温度高，坯壳处于高温、低应变和低应变速率的状态。以Q235钢为例，在Gleeble3500型热／力模拟试验机上进行了普碳钢在连续矫直工艺条件下的高温流变曲线的测定．高温蠕变、应力松弛等实验，并通过金相组织观察了该材料热变形的组织特性。实验结果表明，在实验条件下，高温流变曲线为动态再结晶型，并且蠕变及应力松弛的速度都很快。在连铸生产中充分利用这些特性．对提高连铸坯的质量以及产量都有着很重要的意义。     

Q235钢坯缺陷分析

针对我国北方某厂采用简易工艺生产Q235钢种中出现的品质问题,对该钢种进行氧氮含量分析、铸坯表面品质分析、扫描电镜及能谱分析。结果表明,在正常坯中T[O]平均含量为153×10~(-4)%,含量较高,也说明钢中夹杂物含量较多。铸坯表面存在窄边凹陷、中心裂纹、中间裂纹、中心缩孔和中心疏松,轧材出现烂边等品质问题,分析原因是由于连铸机开浇时液面波动较大,结晶器内发生卷渣,二冷过强,内外弧冷却不均,喷嘴布置不合理等造成。     

Q235钢海洋大气腐蚀暴露试验研究

采用Q235钢在海南万宁距海岸95m、25m和海洋平台3个暴露点进行了半年大气腐蚀暴露试验,同时持续监测各暴露点空气中的氯离子含量.利用视频显微镜观测样品锈层的腐蚀形貌,采用比浊法测定腐蚀产物中氯离子含量,使用FTIR光谱仪分析锈层的物相组成.结果表明,样品的朝阳面和背阳面腐蚀形貌存在较大差异,各暴露点样品腐蚀深度与各点空气中及锈层中的氯离子含量密切相关,腐蚀产物的主相为γ-FeOOH和Fe3O4,次相为α-FeOOH和δ-FeOOH.     

Q235钢在溶液中微弧氮碳共渗改性层的探究

在甲酰胺电解溶液体系中,对Q235钢进行微弧氮碳共渗处理,观察被处理工件的改性层显微组织,借助SEM及XRD分别观测改性层形貌,检测改性层的相组成,最后利用显微硬度计测试改性层的硬度.结果表明,经溶液微弧氮碳共渗处理后的试样改性层硬度约为基体硬度的3倍.     

Q235钢的化学抛光

对某锁厂生产的钥匙片,优化了硝酸体系和过氧化氢体系两种抛光体系的化学抛光工艺配方,讨论了各种因素对抛光效果的影响和作用机理,并总结了两种抛光体系各自的优缺点。对于硝酸体系和过氧化氢体系,试验确定的最佳工艺配方分别为:HNO316%(体积分数下同),H3PO450%,H2SO434%,CrO310 g/L,温度100~140℃,时间4 min.和H2O2130 ml/L,草酸75 g/L,尿素20 g/L,H2SO43 ml/L,甘油2 ml/L,温度为室温,时间3~6 min。     

Q235钢FHPP工艺

采用FHPP技术实现了Q235钢的成形连接,所采用金属棒消耗段的直径为φ14mm、预钻孔深为25 mm、孔径φ16 mm。对焊缝附近材料的微观组织进行金相观察和显微硬度测试,发现再结晶部分材料的晶体颗粒细化,焊缝附近再结晶部分材料的显微硬度由中心向两侧升高,在熔合线处降低。结果表明,转速过低导致母材和金属棒无法接合甚至出现马达憋死现象,采用转速为5000 r/min以上、进给速度为0.5 mm/s的组合,可获得较好的焊缝,且焊缝从底部往孔洞顶部方向,质量逐步改善。     

非稳态脉冲电流对Q235钢组织均匀化的影响

研究了Q235钢在非稳态脉冲电流作用下正火后组织的变化。结果表明，脉冲电流可以使Q235钢的正火组织均匀化。随着脉冲电压和脉冲频率的增加，其组织均匀化程度地增加。初步讨论了在固态相变中，脉冲电流使组织均匀化的机理。