16MnR钢超高周疲劳性能实验

用超声振动疲劳技术研究了16MnR钢的高周与超高周疲劳性能。实验在室温下进行,应力比R=-1,频率20kHz,采用狗骨形试样。试验获得了16MnR钢在10^5～10^9范围内的疲劳寿命曲线（S-N曲线）,结果发现曲线呈缓慢下降趋势,在10^7周次以后,试样仍未发生疲劳破坏,不存在传统意义上的疲劳极限。用电子扫描电镜对16MnR的高周和超高周疲劳断口进行了微观观测,结果发现,疲劳裂纹萌生于试样表面,未观察到含铁材料通常在超高周实验中出现的“鱼眼”现象。     

TC17高温高周旋转弯曲疲劳实验研究

本文利用高温旋转弯曲疲劳试验系统,完成了用于航空发动机的高强钛合金TC17在常温、200℃和350℃条件下的疲劳性能的实验,主要研究了温度对TC17疲劳强度和裂纹扩展率的影响. 通过测量试件在试验过程中的挠度变化,对比分析了不同温度下的疲劳裂纹扩展速率.并通过断口分析研究了裂纹萌生与扩展行为.本研究结果发现,在TC17高周疲劳破坏过程中,裂纹萌生寿命占整个疲劳寿命90%以上,高温不仅促进了裂纹的萌生而且促进了裂纹的扩展.     

GH80A镍合金电子束焊接接头旋转弯曲高周疲劳行为研究

随着镍合金电子束焊接在工业中的大量应用,尤其是在航空发动机和燃气轮机等关键长寿命服役设备中的使用,有必要对镍合金电子束焊接接头的高周疲劳属性和断裂机理进行系统的分析研究。本文利用旋转弯曲高周疲劳试验机进行疲劳试验,获得了母材和焊接接头的应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口,同时利用扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）对疲劳断口进行了微观特征分析,确定了母材和焊接接头在不同应力幅下的疲劳裂纹萌生区和扩展区,分析了裂纹萌生区位置与应力幅的相互关系。最后,利用有限元分析了焊接接头热影响区微裂纹位置与大小对材料疲劳性能的影响。从现有的试验和模拟结果可以得到：1)母材和电子束焊接接头应力-寿命(S-N)曲线分布趋势一致,但焊接接头疲劳强度要低于母材,在靠近107周次时,两者疲劳强度差距最小;2)在高应力幅（低周疲劳寿命阶段）母材和焊接接头的疲劳裂纹均起源于试件表面并且都是多点萌生断裂,焊接接头疲劳断口位置位于焊接熔合区或热影响区;3)在低应力幅（高周疲劳寿命阶段）疲劳裂纹在试件次表面萌生,焊接接头疲劳断口位于热影响区或焊接母材靠近热影响区处;4) 通过有限元模拟发现微裂纹的存在有利于裂纹的扩展。在拉应力作用下,横向微裂纹更优于纵向裂纹沿着应力方向进行裂纹扩展;随着微裂纹尺寸增大,微裂纹间更易于相互贯通,形成更长的裂纹,从而降低了材料的疲劳性能。综上可知,电子束焊接仅仅影响材料的疲劳强度。疲劳断裂机理和母材一致都为穿晶解理断裂,疲劳裂纹萌生区域位置也和母材一样都受应力幅的直接影响。     

AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能研究

利用高频疲劳试验机对AZ31B镁合金螺纹型缺口试样疲劳性能进行了试验研究,给出了本实验条件下的S-N曲线,得到循环基数为107的疲劳极限是15.3MPa,并与相同材料光滑试样疲劳性能对比.运用扫描电镜对断口形貌进行了观察,分析了断裂机理.经分析认为:AZ31B挤压镁合金螺纹型缺口试样高周疲劳的断裂过程包括裂纹萌生、裂纹扩展、最终断裂3个阶段,疲劳源主要发生在螺纹根部,为多发性裂纹源;裂纹扩展区微观断口具有典型的解理断口形貌,断裂表现为脆性断裂.     

Inconel 625合金的室温低周疲劳与断裂行为

为了对Inconel 625合金构件的抗疲劳设计提供可靠的理论依据,在室温下对Inconel 625合金进行了轴向总应变幅控制的低周疲劳实验,分析了室温下合金的应变疲劳寿命和循环应力应变数据,进而给出了合金的应变疲劳参数.采用扫描电子显微镜和透射电子显微镜对Inconel 625合金试样进行了断口形貌分析和微观组织观察.结果表明,Inconel 625合金在室温下的弹性应变幅和塑性应变幅与载荷反向周次的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述.在室温疲劳变形过程中,Inconel 625合金会发生循环硬化和循环软化.合金的低周疲劳裂纹以穿晶方式萌生于疲劳试样的自由表面,并以穿晶方式扩展.     

Q345高周疲劳失效机理及固有耗散能研究

双相钢Q345多用于建筑或机械结构的承力构件,循环载荷的长期作用使得构件在低于其静强度的载荷条件下发生疲劳断裂,经济可靠的强度设计需要对材料的疲劳失效进行研究。作者利用电磁谐振高频疲劳试验机,在载荷频率140 Hz、应力比为-1条件下,得到不同失效概率时材料高周疲劳（10⁴周次< 疲劳寿命< 10⁷周次）应力-寿命（S-N）曲线。利用扫描电子显微镜观察材料受到循环载荷作用后的显微结构的变化和疲劳失效后试样的断面微观形貌,研究材料疲劳裂纹的萌生和扩展。同时,利用红外热像仪记录Q345试样表面的温度场随循环载荷作用周次的变化,研究材料在高频循环载荷作用下的固有耗散能。双相钢Q345在高频循环载荷作用下的疲劳失效主要是由于铁素体-珠光体双相结构在循环载荷作用下的微观强度差异使得微观裂纹首先萌生于相对薄弱的铁素体晶粒,且随循环载荷周次的增加而裂纹逐渐扩展。珠光体晶粒对疲劳裂纹的扩展起阻碍作用,使得疲劳裂纹沿铁素体或铁素体与珠光体之间的晶界向前扩展。当载荷幅值低于其高周疲劳极限时,试样表面温升不明显;有限寿命的载荷条件下,试样表面温度场的变化受到材料微观变形的影响,基于试样表面温度场的变化,能快速确定材料的高周疲劳强度极限。高频循环载荷作用下,单位体积材料的固有耗散能与载荷之间呈非线性关系,在热力学框架内建立了材料的固有耗散能表征模型。     

镍基高温合金疲劳多裂纹扩展规律研究

采用光滑单边缺口小裂纹试样模拟了多裂纹的扩展情况,利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹形态演化全过程,并初步分析了高温疲劳多裂纹的演化规律.结果表明:应力集中条件下的高温疲劳裂纹扩展主要是单裂系统破坏,随着温度升高,裂纹逐渐变为多裂系统;提高应力水平或升高温度,缺口表面典型区域萌生的小裂纹条数都将增多,平均裂纹长度都有所增大.     

AS41压铸镁合金的低周疲劳行为

为了探索AS41压铸镁合金在室温下的低周疲劳变形与断裂行为,分别对压铸态和固溶处理态的AS41镁合金进行了应变控制疲劳实验,并利用S 3400N型扫描电子显微镜对合金的低周疲劳断口形貌进行了观察与分析.结果表明,在低周疲劳加载条件下,合金均表现为循环应变硬化;合金的塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间分别服从Coffin Manson和Basquin公式;AS41压铸镁合金经固溶处理后的组织比压铸态更均匀,强化相分布更弥散,在相同的外加总应变幅下表现出更高的疲劳寿命.断口形貌观察结果揭示,对于两种加工状态的AS41镁合金,疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于试样表面并以穿晶方式扩展.     

超声加速疲劳实验研究

通过20kHz压电超声加速疲劳试验机对多种金属材料进行测试，实验地证明了超高周疲劳裂纹往往从试件内部萌生的机制，试件在超过10^7周应力循环后继续发生破坏，研究还发现，材料超高周疲劳的S－N曲线可以表现出另两种有别于传统规范的10^7 极限型，即持续下降型和阶梯下降型。还总结了近年来超声疲劳的研究进展，结合作者多年国外的研究工作，着重从加速超声试验设备的发展，多种材料及条件下的实验研究结果及其重要结论作了概述与讨论。     

2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳性能

为了探讨2219-T6铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂位置与区域局部力学性能及材料微观结构之间的关系,对铝合金2219-T6搅拌摩擦焊接头开展了疲劳试验研究.试样接头疲劳断裂处大多位于焊核区与热机区交界处及临近区域,在裂纹萌生处的亚表面发现有大的夹杂.焊核区有明显微空洞,小角度晶界最多.利用ABAQUS软件数值模拟接头疲劳,分析了接头局部区域力学性能.接头的热机区和焊核区的主应变值较大,这些区域较其他区域更易萌生疲劳裂纹.     

用应变能法研究模具钢的热疲劳性能

本文提出的应变能法是采用能量损伤观点对 Manson-Coffin的应变幅——寿命法(M-C公式)的修正,用以予测热作模具钢5Cr2NiMoVSi、5CrNiMo的热疲劳的寿命。该法指出热疲劳寿命不但是非弹性应变幅△ε_(in)的函数,而且也是平均拉应力σ的函数,即材料的热疲劳寿命是强度和塑性的综合性能指标。使用应变能法予测热疲劳寿命时,实验结果与实际模具的使用寿命相吻合,而用 M-C公式予测则有时和实际情况相反。     

Ultra-high cycle fatigue behavior of high strength steel with carbide-free bainite/martensite complex microstructure

The ultra-high cycle fatigue behavior of a novel high strength steel with carbide-free bainite/martensite (CFB/M) complex microstructure was studied. The ultra-high cycle fatigue properties were measured by ultrasonic fatigue testing equipment at a fre-quency of 20 kHz. It is found that there is no horizontal part in the S-N curve and fatigue fracture occurs when the life of specimens exceeds 107 cycles. In addition, the origination of fatigue cracks tends to transfer from the surface to interior of specimens as the fa-tigue cycle exceeds 107 , and the fatigue crack originations of many specimens are not induced by inclusions, but by some kind of "soft structure". It is shown that the studied high strength steel performs good ultra-high cycle fatigue properties. The ultra-high fa-tigue mechanism was discussed and it is suggested that specific CFB/M complex microstrueture of the studied steel contributes to itssuperior properties.     

穿孔机导板高温磨损与热疲劳失效分析

本文对无缝钢管穿孔机导板的失效类型进行了分析,指出导板以高温磨损失效为主。文中还提出了改进与提高导板质量的措施。     

高强度钢54SCV6超高周疲劳研究

介绍用２０ＫＨｚ超声波振动疲劳试验机对一组高强度钢５４２ＳＣＶ６的２９个试件的超高周疲劳强度研究结果,研究发现,中材料的高周直到超高周区间疲劳强度随材料寿命的加大呈明显减小,即Ｓ－Ｎ曲线呈明显下降。这一结果与传统的假说认为该区间的疲劳强度为水平渐近线或为一定值完全不同。     

高性能混凝土腐蚀疲劳评价指标研究

混凝土腐蚀疲劳破坏是交变应力与腐蚀介质耦合作用的结果，对其研究目前国内外还仅出于理论探索阶段．本文利用自行设计的腐蚀疲劳加载试验装置，研究了高性能混凝土在三分点疲劳加荷及Na2SO4腐蚀溶液同时作用下的强度衰减规律，提出了评价高性能混凝土抗腐蚀疲劳破坏能力的腐蚀疲劳因子及腐蚀介质因子两项指标．结果表明，受腐蚀疲劳高性能混凝土的强度衰减幅度远超过浸泡腐蚀试件，水胶比、矿物掺合料对抗腐蚀疲劳有显著的影响．     

接触疲劳磨损理论用于激光熔覆层的寿命预测

利用接触疲劳磨损理论讨论激光熔覆试样的疲劳磨损寿命问题，试验结果表明，在本试验条件一，接触疲劳磨损理论用于激光熔覆层的寿命估算是可行的。     

Low cycle fatigue behavior of high strength gun steels

The low cycle fatigue (LCF) behavior of two high strength steels, with nominal chemical compositions (mass fraction, %) of 0.40(2-1.5Cr-3Ni-0.4Mo-0.2V (PCrNi3MoV) and 0.25C-3Cr-3Mo-0.8Ni-0.1Nb (25Cr3Mo3NiNb), was investigated by using the smooth bar specimens subjected to strained-controlled push-pull loading. It is found that both steels show cyclic softening, but 25Cr3Mo3NiNb steel has a lower tendency to cyclic softening. 25Cr3Mo3NiNb steel has higher fatigue ductility, and its transition fatigue life is almost three times that of PCrNi3MoV. 25Cr3Mo3NiNb steel also shows higher LCF life either at a given total strain amplitude above 0.5% or at any given plastic strain amplitude, despite its lower monotonic tensile strength than that of PCrNi3MoV. It also means that 25Cr3Mo3NiNb steel can endure higher total strain amplitude and plastic strain amplitude at a given number of reversals to failure within 10^4. 25Cr3Mo3NiNb steel is expected to be a good gun steel with high LCF properties because only several thousand firings are required for gun barrel in most cases.     

Interaction of fatigue and creep of GH33 under multi-axial stress at high temperature

Low-cycle fatigue experiments of tension-compression, torsion and tension-torsion with holding time were performed. The interaction law of creep and fatigue under multiaxial stress at high temperature was investigated, and the micro-mechanism of equilibrium diagrams was analyzed. A united equation of fatigue life under multiaxial stress was proposed.     

45^#钢在高周疲劳循环下的循环软化问题的研究

通过研究４５＾＃钢疲劳循环后材料的力学性能来反映高周疲劳产生的材料软化现象，取得了一些进展。实验结果与假设基本一致。     

Structures and Properties of High-Carbon High Speed Steel by RE-Mg-Ti Compound Modification

The effects of rare earths ( RE )-Mg-Ti compound modification on the structures and properties of high-carbon high speed steel ( HSS ) were researched. The impact toughness (ak), the fracture toughness (Klc)andt hreshold of fatigue crack growth (△Kth)are tested. The thermal fatigue test is done on a self-straining thermal fatigue tester, the wear test is done on a high temperature wear test machine. The results show that the matrix can be reftned by the RE-Mg-Ti compound modification, the euteetic carbides are inclined to spheroidicize and are distributed everdy, the morphology and distribution of eutectic carbides are improved by appropriate RE-Mg-Ti complex modification. After RE-Mg-Ti compound modification, a little effects can be found on the strength, hardness and red hardness, but the fractare toughness(Klc) and threshold of fatigue crack growth (△Kth) are improved in the meantime, the impact toughness (ak) is increased by over one time, and the rasistanee to thermal fatigue and wear resistanee at an elevated temperature are remarkably improved.