正火工艺处理的EH36船板钢疲劳裂纹扩展行为和断裂韧性

采用电子背散射衍射(EBSD)和扫描电镜(SEM)分析了正火工艺处理的EH36船板钢织构、再结晶和疲劳断口。并通过拉伸试验、疲劳裂纹扩展速率试验、疲劳断裂韧性试验及数值模拟等研究了正火工艺处理的EH36船板钢的疲劳裂纹扩展行为、疲劳断裂机理以及外载和应力比对应力强度因子幅值的影响。结果表明：EH36船板钢具有较强的{110}和{111}塑性织构成分，平均晶粒尺寸为8.2μm,变形晶粒所占比例为4.1%,伸长率为33.3%。通过双对数线性拟合得到应力比为0.03和0.1下的疲劳裂纹扩展寿命预测公式分别为da/dN=1.07×10^-9(ΔK)^3.49和da/dN=1.96×10^-9(ΔK)^3.35。通过J积分法计算出正火处理的EH36船板钢的疲劳断裂韧性K₍J0.2BL(30))为387 MPa·m^1/2。试验钢的疲劳断裂机制是解理穿晶断裂和微孔生长聚合断裂的混合断裂机制。多参数模拟表明在最大外载一定时，相同疲劳裂纹长度下的应力强度因子幅值随着应力比的增加而减...     

1000 MPa级双相钢的疲劳性能

对1000 MPa级双相钢板进行了一系列疲劳试验，并对试验数据进行拟合处理，得出了双相钢的疲劳寿命经验公式，然后对疲劳断口进行了扫描分析。最终发现：在加载频率为8 Hz的拉-拉疲劳试验条件下，DP1000钢板的疲劳极限是680 MPa；双相钢的疲劳断裂主要是主裂纹扩展到一定程度后失稳断裂，二次裂纹萌生但未形成扩展。钢板的疲劳裂纹源与扩展区有明显的韧性断裂特征，瞬断区失稳发生脆性断裂。     

内含硬α夹杂钛合金轮盘裂纹扩展研究

为研究钛合金轮盘内部硬α夹杂疲劳裂纹扩展特性,对含预置硬α夹杂钛合金轮盘开展低循环疲劳裂纹扩展试验。结果表明:5229次循环后轮盘破裂;疲劳断口宏观、微观特征显示,预置硬α夹杂为本次疲劳破坏的疲劳源;在裂纹扩展前期,轮盘断口裂纹扩展速率较材料试验数据快;在裂纹扩展中期,断口裂纹扩展速率曲线呈对数线性关系;为了解决疲劳裂纹扩展后期疲劳条带不易识别的问题,使用等效裂纹扩展模型拟合断口裂纹扩展速率曲线,从而可以利用疲劳条带宽度来计算总寿命。同时,利用断口数据,提出和总结了预置硬α夹杂钛合金轮盘裂纹扩展特性仿真研究的方法。仿真研究显示:基于Paris公式建立裂纹扩展模型能较好地预测轮盘裂纹扩展特性;轮盘由于疲劳发生最终断裂破坏时,裂纹前沿的应力强度因子远大于断裂韧性,因此,不宜使用应力强度因子直接作为破裂准则。     

高强度桥梁钢焊接接头疲劳裂纹扩展速率的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢的母材、热影响区和焊缝的疲劳裂纹扩展速率进行了测定,并结合疲劳扩展断口分析各部位疲劳裂纹扩展快慢的原因。结果表明,高强度桥梁钢焊接接头中焊缝裂纹扩展速率最低,抗疲劳裂纹扩展能力最高;母材疲劳裂纹扩展速率最高,抗疲劳裂纹扩展能力最差;热影响区介于二者之间。焊缝的疲劳断裂模式是以穿晶断裂为主,母材是以沿Z字形路径扩展的沿晶断裂为主,热影响区则介于两者之间。     

风电齿轮箱行星齿轮疲劳断裂失效分析

研究了825 kW风电机组齿轮箱运行5年后出现行星齿轮疲劳断裂的问题。通过对断裂齿轮进行化学成分、显微组织、宏微观断口分析以及力学性能、断裂韧性检测的试验分析,查明齿轮发生疲劳断裂的原因。结果表明：行星齿轮的断裂是多源疲劳裂纹萌生和扩展行为,齿轮内圈沟槽存在初始加工缺陷,负载较大时出现应力集中;齿轮的表面与心部硬度的离散性较大说明存在热处理与表面渗碳等工艺问题;此外长期满负荷运行和过载冲击加速了疲劳裂纹的扩展,导致齿轮箱疲劳寿命降低。     

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。     

C—Si—Mn—B贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性

本文研究了C－Si-Mn-B贝氏体钢的疲劳裂纹扩展特性。结果表明,在强度相近的情况下,含1．8％Si钢的门槛值△Kth较0．6％Si钢的低,而且钢中的残余奥氏体对提高△Kth值并非有利。1．8％Si钢的△Kth值随钢的屈服强度降低而提高,然而450℃回火后,虽然△Kt提高,但裂纹扩展速率也显著提高,这表明450℃回火贝氏体脆性促进了疲劳裂纹的扩展。在应力强度因子较高的范围内,疲劳裂纹扩展速率受钢的断裂韧性影响,断裂韧性高,裂纹扩展速率低。     

残余奥氏体对20Mn2SiVB钢的疲劳裂纹扩展的影响

研究了残余奥氏体对20Mn2SiVB钢疲劳裂纹扩展的影响。结果表明，在贝氏体铁素体中有残余奥氏体膜的存在．残余奥氏体膜可起到提高断裂韧性的作用；在应力强度因子较高的范围内，疲劳裂纹扩展速率受钢的断裂韧性影响．断裂韧性高，裂纹扩展速率低。     

Q345钢断裂韧性和裂纹扩展速率研究

分别对Q345钢J积分值和裂纹扩展速率进行了测定.测定了其JR曲线lnJ=5.75 0.67ln△a,J1c=184.5 kJ/m2;疲劳裂纹扩展速率方程为da/dN=3.25×10-12(△k)4.分析了显微组织对断裂韧性和裂纹扩展速率的影响,并用扫描电镜对断口进行了观察.     

汽车稳定杆用55Cr3弹簧钢的低周疲劳性能

从汽车稳定杆用钢的实际应用需求出发，采用轴向应变控制方法，应变循环比R为-1，试验频率为0.1~1.0 Hz，疲劳试验加载波形为三角波，轴向总应变幅范围设定为0.35%~1.2%，测试了55Cr3弹簧钢低周疲劳性能，并对试验数据进行拟合计算，得到55Cr3弹簧钢的循环应力 应变曲线、应变 寿命曲线和过渡疲劳寿命；通过拟合Basquin和Coffin Manson公式，获得了55Cr3弹簧钢的低周疲劳寿命预测公式，拟合R2值大于0.9。通过疲劳断口分析，55Cr3弹簧钢断裂起源于试样表面，且存在多处裂纹源，裂纹共同向内扩展，最后快速断裂。     

单晶高温合金断裂特征

对单晶高温合金高温拉伸、低周疲劳、高周疲劳和持久断裂特征进行试验研究。结果表明：单晶高温合金高温拉伸断口具有类解理断裂与韧窝断裂的混合特征,断裂机制为中心微孔聚集型断裂。低周疲劳断裂在高应变幅下为多疲劳源,裂纹扩展初期断口与主应力方向垂直,随后疲劳裂纹沿特定晶体学平面扩展;在低应变幅下为单疲劳源,疲劳裂纹沿特定晶体学平面扩展。高周疲劳断裂为单疲劳源,在大应力下断口由多个相交的特定晶体学平面组成,应力较小时,断口由一个大的晶体学平面和瞬断区组成。疲劳裂纹在晶体学平面上扩展形成的疲劳条带间距很宽。高温持久断裂机制为微孔聚集型断裂,显微缩孔成为持久断裂的主要裂纹源。表面再结晶对高温持久断裂机制影响较小,但会使持久性能降低。     

金属磁记忆检测技术用于再制造毛坯寿命预测的试验研究

为探讨金属磁记忆无损检测技术预测再制造毛坯的剩余寿命，采用金属磁记忆技术检测了拉－拉疲劳过程中45钢光滑试件和预制缺陷试件表面的磁记忆信号变化规律。结果表明：45钢光滑试件疲劳试验过程中，在试件断裂之前，随疲劳载荷作用循环次数的增加，试件表面磁信号的分布规律变化不大，试件断裂后断口处磁信号发生激变；表面预制槽型缺陷的45钢试件在疲劳试验过程中，其表面磁信号在预制缺陷扩展后发生变化，且缺陷部位磁信号峰峰值随裂纹长度增加而持续增大。研究分析认为，金属磁记忆检测技术对疲劳裂纹的扩展情况有较好的反映，有望通过建立磁记忆信号峰峰值——疲劳裂纹长度a的关系模型，实现金属磁记忆技术对再制造毛坯剩余寿命的定量方法。但是，采用金属磁记忆技术预测疲劳裂纹萌生前铁磁材料的损伤程度尚需进一步探索。     

断口粗糙度与近门槛疲劳裂纹扩展行为

本文选用18Cr2Ni4WA低碳高强钢研究晶粒度对近门槛疲劳裂纹扩展行为的影响。研究表明:随着晶粒尺寸从58μm粗化到207μm,断口表面粗糙度增加三倍以上。但在所研究的条件下,裂纹扩展速率和门槛值几乎不变。对近门槛断口的SEM观察表明,它们的断裂机理基本相同,均以穿晶断裂为主。根据断口粗糙度模型,提出了粗糙度并不改变裂纹闭合效应的观点,并解释了晶粒度与近门槛裂纹扩展行为无关的现象。     

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。     

690合金腐蚀疲劳裂纹扩展研究

基于DCPD方法测量了690合金在室温空气、325℃空气和325℃除氧超纯水中的疲劳裂纹扩展速率。试验结果采用Priddle模型进行拟合分析,得到690合金在3种条件下疲劳裂纹扩展的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和失稳断裂应力强度因子Kc。结果表明,高温水环境下,疲劳裂纹萌生和扩展加快,这可以用滑移-溶解机理解释;高温下,材料强度下降,ΔK_(th)和Kc也下降,高温加速了材料的疲劳断裂。SEM断口形貌表明,空气中的疲劳断口观察到明显的滑移台阶,疲劳破坏形式为穿晶断裂;高温水下的疲劳断口则同时出现穿晶和沿晶开裂,为混合型断口特征。     

在各种负载与环境的条件下压力容器钢的疲劳裂纹扩展速率

<正> 在模拟压水堆环境中,对SA508 3级压力容器钢进行了腐蚀疲劳试验。试验研究的变量有空气和压水堆环境,频率变化在1～10Hz 范围,纵、横裂纹扩展方向,温度为20℃和50℃,以及R 比值为0. 2与0. 7。发现在压水堆环境中,降低试验频率,增加疲劳裂纹扩展速率,压水堆环境试验会促使裂纹扩展(与空气试验比较)。对纵向裂纹扩展来说,疲劳裂纹扩展速率是较主要的,稍微增加温度会显著加快疲劳裂纹扩展速率,个别的空气试验指出疲劳裂纹扩展速率比ASME 标准预测的大。断口组织的迹象指出疲劳裂纹扩展速率是由氢脆机理     

植入铸造317L不锈奂在Hank‘s模拟体液中腐蚀疲劳裂纹的萌生和扩展

利用往复弯曲疲劳试验机和ＳＥＭ研究了铸造３１７Ｌ不锈钢材料在Ｈａｎｋ‘ｓ模拟体液中的腐蚀疲劳裂纹的萌生和扩展行为，铸造３１７Ｌ不锈钢具有晶间腐蚀敏感性，首先在晶界上孕育萌生初始疲劳裂纹，继而扩展，形成主裂纹，发生断裂，在断口上产生疲劳辉纹，二次裂纹和疲劳台阶。     

单晶高温合金损伤与断裂特征研究

研究了单晶高温合金在持久、拉伸和低周疲劳条件下的损伤与断裂特征。结果表明:单晶合金高温持久微观断裂方式为沿原始微孔洞扩展的微孔聚集型断裂,中温持久微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂;高温拉伸首先在内部以微孔聚集型模式开裂,最后阶段以滑移剪切的方式发生断裂,微孔聚集型断裂过程占主要地位,中温拉伸以纯滑移剪切的方式发生断裂,断口由一个平面组成;低周疲劳断裂由裂纹萌生、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展3个阶段组成。断口呈现多源开裂特征,疲劳裂纹一般萌生于表面。疲劳裂纹扩展初期断口基本与主应力方向垂直,随着疲劳裂纹扩展,断口表现为与主应力约成45°的平面特征。     

TC11/TC17线性摩擦焊接头疲劳性能及断口分析

针对TC11/TC17线性摩擦焊接头及母材进行了高周疲劳性能测试。结果表明,接头的高周疲劳强度与TC11母材相当,断裂发生在TC11母材一侧。通过对断口形貌进行分析,发现疲劳断口分为明显的3个区域:裂纹萌生区、裂纹扩展区、最终断裂区,且疲劳断口裂纹萌生于试件近表面处。裂纹扩展区较平整,在整个断口中占了较大的比例;裂纹扩展的初始阶段可观察到二次裂纹和由塑性变形引起的撕裂棱存在,裂纹扩展区后期阶段断口形貌以塑性撕裂为主。最终断裂区与裂纹扩展区不在一个平面上,TC11/TC17线性摩擦焊接头的疲劳断口为沿晶断口和撕裂棱的混合断口。     

起落架缓冲器上支臂支座断裂分析

主起落缓冲器疲劳试验中，缓冲器上支臂支座断裂。通过对支座材料成分、硬度和金相组织检测分析，以及断口宏微观形貌观察、断口能谱分析等，研究断口的断裂特征和裂纹源产生、扩展、断裂过程。结果表明，该支座在摩擦产生的高温条件下，Cd2+渗入基体形成共晶体，从而产生疲劳源；在交变应力的作用下，疲劳源发生隔脆，形成裂纹源，裂纹扩展导致断裂。根据支座断裂原因及使用环境，建议调整该支臂的表面处理工艺，配合面可采用镀锌等工艺，或采用其他防腐蚀能力较强的超高强度钢。