夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响

通过人工植入夹杂物的方法,制备含不同尺寸Al_2O_3和SiO_2夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量研究了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了低周疲劳寿命与夹杂物特性的关系。结果表明,应变幅为0.8%时,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区内部夹杂物占比降低,而表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在较低应变幅下,随夹杂物面积的增大,低周疲劳寿命降低。在一定夹杂物尺寸范围内,SiO_2夹杂物比Al_2O_3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO_2夹杂物周围由于γ'相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命。当不考虑夹杂物面积时,夹杂物距试样表面距离对低周疲劳寿命的影响无明显规律;当夹杂物面积相同时,低周疲劳寿命随夹杂物距试样表面距离的增大而线性增大。其影响相对较小。     

基于损伤力学的含夹杂粉末高温合金FGH96低周裂纹萌生寿命预测

研究FGH96粉末高温合金中夹杂物对低周疲劳寿命的影响,提出基于损伤力学理论的低周裂纹萌生寿命预测模型,在建立损伤演化方程后提出损伤表征参数.对含夹杂物和不含夹杂物的粉末高温合金试样在530℃和600℃下进行疲劳试验,并对具有椭圆形、半椭圆形、多边形和条形表面/亚表面夹杂物的试样进行模型验证,然后通过有限元模拟进行应力...     

夹杂物对FGH96合金低周疲劳寿命的影响及寿命预测

本文通过人工植入Al2O3 和SiO2夹杂物的方法,制备含不同尺寸夹杂物的FGH96合金低周疲劳试样,在650℃下进行不同应变幅的低周疲劳试验,对试样断口进行观察、统计分析,定量分析了夹杂物的尺寸、位置、种类和外加载荷应变幅对低周疲劳寿命的影响,建立了夹杂物特性与低周疲劳寿命的关系。结果表明,应变幅为0.8%,疲劳源区以内部夹杂物为主;当应变幅为0.9%时,疲劳源区为表面夹杂物和不含夹杂物的试样表面的占比增大;当应变幅为1.0%和1.2%时,疲劳源区全部为不含夹杂物试样表面;随应变幅自0.8%增至1.2%,源区位置逐渐由内部夹杂物向表面夹杂物、不含夹杂物的试样表面转移。在应变幅为0.8%时,建立了内部和表面夹杂物面积与低周疲劳寿命的定量关系式,研究了夹杂物种类对低周疲劳寿命的影响,在一定夹杂物尺寸范围内,SiO2夹杂物比Al2O3夹杂物对低周疲劳寿命危害更大,其原因在于SiO2夹杂物周围由于γ’相贫化区的存在而产生的粗大晶粒降低了合金的低周疲劳寿命,同时,研究了夹杂物距试样表面距离与低周疲劳寿命的关系。     

夹杂物对粉末高温合金损伤行为的影响

在简要介绍粉末高温合金中夹杂物来源的基础上,分析了夹杂物对粉末高温合金损伤行为,尤其是疲劳行为的影响,并对含夹杂物粉末高温合金材料的损伤机理和疲劳寿命预测模型进行了介绍.指出了粉末高温合金中夹杂物对其疲劳性能影响显著,且这种影响是多方面的,夹杂物的尺寸、数量、位置和取向等都会影响合金的疲劳行为.     

夹杂物对FGH95粉末高温合金切削加工力学特性的影响

FGH95粉末高温合金作为一种高强度、高耐热性的镍基高温合金,常用在制造先进航空发动机的压气机盘、涡轮盘、涡轮轴以及涡轮盘挡板等高温承力转动部件,是一种典型的难加工材料.FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物的成分、含量、分类、形貌对粉末高温合金材料性能有着重要的影响.从切削加工角度,采用力学分析和显微镜观察的方法研究了FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物对切削加工刀具的影响,分析了切削加工时非金属夹杂物的力学特性,提出了夹杂物在切削加工过程中的变形机理.     

夹杂物尺寸及分布对FGH97高温合金低周疲劳性能的影响

利用扫描电子显微镜、能谱仪、金相显微镜、低周疲劳试验机研究了镍基粉末高温合金FGH97材料650℃低周疲劳性能与断口夹杂物尺寸、面积及分布的关系。结果表明:FGH97热等静压材料低周疲劳裂纹源主要由非金属夹杂物引起。非金属夹杂物尺寸小于临界值(约80μm)时,夹杂物尺寸和位置对650℃最大应力980 MPa低周疲劳寿命无明显影响,疲劳寿命均值达到190 992周次。当夹杂物尺寸超过临界值(约80μm)时,则夹杂物尺寸越大,越靠近表面,低周疲劳寿命越低。因此,控制夹杂物尺寸是提高FGH97高温合金低周疲劳寿命的有效方法。     

夹杂物对2Cr13钢疲劳性能的影响

研究了2Cr13钢的硬度、屈服强度和疲劳寿命;用SEM(扫描电镜)测量了2Cr13中夹杂物的化学成分.实验发现,材料的疲劳寿命因合金中的夹杂物而显著降低,约为不含夹杂物合金疲劳寿命的一半.     

粉末冶金高温合金FGH97的低周疲劳断裂特征

研究了粉末冶金镍基高温合金FGH97在650℃,30—980 MPa,1 Hz实验条件下的低周疲劳断口的宏观及微观特征,裂纹源的类型及其形貌特征,以及裂纹源的位置、缺陷类型、形状和尺寸对低周疲劳寿命的影响.结果表明,在本次实验条件下该合金的低周疲劳寿命均超过了5000 cyc;统计得出,低周疲劳断口裂纹源在表面的试样占23%,在亚表面的占47%,在试样内部的占30%;裂纹源分平台、粉末颗粒、夹杂物3种类型,其中平台类型约占5%,粉末颗粒间断裂占15%,夹杂物占80%.由统计分析和计算得出,不同类型裂纹源对疲劳寿命的影响程度不同:夹杂物最严重,其次为异常粉末颗粒,再次为局部塑性变形.     

基于晶粒尺寸的镍基高温合金低周疲劳寿命预测模型（英文）

镍基高温合金在承受高温和机械应力时很容易产生低周疲劳损伤,疲劳寿命预测对于镍基高温合金的实际应用是非常重要的。为了研究总应变和晶粒尺寸对镍基高温合金低周疲劳行为的影响,本文作者对一种镍基高温合金进行高温低周疲劳试验。结果表明,合金的疲劳寿命随应变振幅和晶粒尺寸的增加而减小。建立一个考虑晶粒尺寸对疲劳寿命影响的低周疲劳寿命预测模型。误差分析表明,低周疲劳寿命模型的预测精度高于Manson-Coffin和Ostergren能量法模型的预测精度。     

基于损伤力学的粉末高温合金FGH96疲劳寿命预测

以粉末高温合金FGH96为研究对象,提出采用损伤力学理论来建立寿命预测模型.对于不同夹杂物特征,粉末高温合金裂纹萌生有不同的表征参量,其数值变化为裂纹萌生的寿命预测提供思路.对粉末高温合金寿命预测的研究现状进行分析,然后利用损伤演变方程建立寿命预测模型;使用有限元软件(ANSYS)分别模拟夹杂物的不同位置、不同尺寸以及...     

疲劳载荷下P／M Rene95合金中夹杂物的微观行为研究

采用人工植入Al2O3夹杂的试样，通过SEM下的原位试验，动态跟踪及分析了拉－拉疲劳载荷下P／M Rene95合金中表面或近表面夹杂物的微观行为。结果表明：在所研究的夹杂物的尺度范围内，载荷波形对夹杂物的微观力学行为有很大影响。在三角波加载条件下，虽然夹杂物／基体界面更易萌生裂纹，但表面或近表面夹杂物对试样的断裂影响较小；在正弦波载荷条件下，疲劳裂纹的萌生、扩展及试样的断裂均与表面或近表面夹杂物的基本特性有关。而且，降低正弦波加载时的应力幅值可大大提高夹杂物／基体界面疲劳裂纹的萌生寿命。     

高负荷运转下发动机高压涡轮盘材料断裂分析

采用微观、宏观和能谱分析方法研究高负荷机械运转下发动机高压涡轮盘FGH 4097粉末高温合金的断裂原因及机理。结果表明,发动机报废的主要原因是高压涡轮盘的疲劳断裂。夹杂物的主要组成是毛坯焊接过程中产生的焊渣,焊渣和合金发生化学反应生成PPB。     

镍基粉末高温合金中夹杂物的微观力学行为研究

采用扫描电镜原位拉伸和原位疲劳实验,直接跟踪观察人工植入夹杂(Al2O3)的粉末高温合金(P/MRene95)中夹杂物的微观力学行为(特别是裂纹的萌生、扩展以致断裂的过程）。同时，采用ANSYS有限元分析软件，建立含夹杂物的P／MRene95合金的有限元分析模型，计算在受力状态下夹杂物及其周围基体的应力应变场分布，进而从宏观动力学角度分析夹杂物的微观力学行为。     

含有纳米级夹杂物的滚动体的应力分析

在滚动轴承工作状态下,滚动接触过程中通常会遇到滚动体内表面含有纳米级夹杂物的情况,纳米级夹杂物会影响滚动体的疲劳寿命。利用TLP3接触疲劳试验机对滚动体的疲劳寿命进行研究,发现纳米级夹杂物是滚动体疲劳寿命的主要影响因素,并基于此问题进行有限元仿真验证。以2μm夹杂物为模型,突破性地实现了网格局部极细划分,网格最小为0.125μm。以有限元软件Abaqus为基础,对滚动接触过程中滚动体以及纳米级夹杂物周围进行应力分析。研究发现,在夹杂物处应力集中,最大等效应力为1634 MPa。     

FGH96粉末高温合金损伤行为与寿命预测

粉末高温合金中缺陷,尤其是非金属夹杂缺陷不可避免。为了对粉末高温合金的可靠应用,除需在工艺上进行控制以减少缺陷外,还必须研究缺陷对粉末高温合金的损伤行为,及根据粉末高温合金的疲劳特性研究粉末高温合金的寿命预测方法。针对我国先进航空发动机涡轮盘选材的第二代损伤容限型粉末高温合金FGH96,分析了国内外粉末高温合金的发展与应用状况,叙述了其缺陷特性以及缺陷对FGH96粉末高温合金的影响规律,介绍了FGH96粉末高温合金的断裂特征以及裂纹萌生与扩展特性,分析了粉末高温合金寿命预测研究的相关工作,并探索性阐述了基于原始疲劳质量的粉末高温合金寿命预测方法。     

镍基铸造高温合金低周疲劳研究进展

镍基铸造高温合金具有优异的高温性能,广泛应用于航空发动机涡轮叶片等热端部件之中。航空发动机涡轮叶片是发动机中工作环境最为恶劣、结构最为复杂的零件之一,在发动机运行过程中所产生的高温交变应力的作用下,合金承受着严重的应力、应变循环损伤,裂纹往往在合金中的薄弱区域形成并扩展,使合金以低周疲劳的模式失效,严重影响了合金的服役寿命,因此对合金低周疲劳性能的研究尤为重要。本文详细阐述了影响镍基铸造高温合金低周疲劳性能的表面缺陷、内部组织及缺陷、晶体取向和低周疲劳试验条件等四方面因素,从位错运动方式和形态变化特点出发,研究了不同温度下镍基铸造合金的变形机制,最后总结了合金低周疲劳寿命预测的应力应变准则、能量准则、损伤累积准则及临界面和临界距离准则。     

U71Mn钢轨闪光焊对接接头断裂原因分析

随着列车行车速度的提高,钢轨的损坏由过去的磨损转变为各种形式的疲劳损坏,而夹杂物往往被视为显微裂纹的发源地,疲劳裂纹与夹杂物的存在关系密切.非金属夹杂物降低了钢轨的塑性、韧性和疲劳寿命.夹杂物对钢轨疲劳性能影响的具体程度取决于一系列因素,如夹杂物的数量、颗粒大小、形态及分布等.应用肉眼观察、光镜、电镜和能谱分析等方法从...     

ZM6镁合金铸件夹杂物表征及其对拉伸力学性能的影响

夹杂是影响ZM6镁合金铸件力学性能的重要因素。通过拉伸试验测试含有夹杂缺陷ZM6镁合金的力学性能,对试样断口宏观形貌和微观形貌进行观察,测量夹杂物尺寸,定量研究夹杂物的等效直径对抗拉强度和伸长率的影响,建立抗拉强度和伸长率分别与夹杂物等效直径之间的函数关系,并采用ANSYS软件建立含有不同夹杂物尺寸的ZM6镁合金有限模型。结果表明：ZM6合金中的夹杂物主要为氧化镁;等效直径能够很好的表征夹杂物尺寸,随着夹杂物等效直径的增大,抗拉强度和伸长率会随之降低;有限元模拟表明夹杂物和基体界面位置存在明显应力集中,且位于基体较薄界面位置,可较准确预测含不同尺寸夹杂物的合金拉伸性能,拉伸应力应变曲线偏差5%之内,抗拉强度预测误差小于10%。     

1100MPa级高强钢的低周疲劳行为

研究了在对称应变控制条件下1100 MPa级调质态高强钢的低周疲劳性能,借助OM、SEM、TEM等手段对高强钢在低周疲劳载荷下的微观组织、断口形貌、裂纹扩展特性、夹杂物形态等进行了研究。结果表明,调质态1100 MPa高强钢具有优异的低周疲劳性能,主要有2个原因:一是由于夹杂物形态为近圆形,直径为2～5μm,低于夹杂物引起疲劳裂纹萌生的临界尺寸,裂纹萌生于试样表面,提高了疲劳裂纹萌生寿命;二是原奥氏体晶界、马氏体板条包/束界、夹杂物/孔洞都会诱导裂纹偏转,使裂纹走向曲折,降低了裂纹扩展速率,提高了疲劳裂纹扩展寿命。     

GCr15钢旋转弯曲超长寿命疲劳性能分析

轴承钢GCr15旋转弯曲超长寿命疲劳实验获得的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大且呈连续下降趋势,不能用台阶下降的S-N曲线描述.断口分析表明,在高应力幅区疲劳破坏主要起始于试样表面的加工划痕或夹杂物;随着应力幅的降低,疲劳破坏主要起始于试样内部的夹杂物.内部破坏均带有鱼眼特征,大部分的内部夹杂物周围带有颗粒亮区(GBF区).夹杂物尺寸的较大分散程度和小尺寸夹杂物的簇集是引起GCr15钢疲劳寿命分散性较大的因素.使用推定的GBF区成长率能够定量分析夹杂物尺寸对疲劳寿命分散程度的影响.