40Cr钢电火花表面强化层的磨损特性研究

分析了在大接触应力的磨损条件下,表面残余应力和硬度对40Cr电火花强化层耐磨性的影响,探讨了其磨损机理。结果表明:滚动磨损和滚、滑动磨损时,随着试样表层硬度的提高,试样的耐磨性增大;强化层中的残余压应力可以提高强化层的硬度并增强其耐磨性。滚动磨损时,电火花强化层的磨损方式主要为粘着磨损、疲劳磨损和磨粒磨损三种机制;在滚、滑动磨损时,除上述三种机制外,还发生了氧化磨损。     

高温热曝露对3D-C/SiC复合材料弯曲性能的影响

3D-C/SiC复合材料试样在空气介质中600℃、900℃和1300℃热曝露不同时间后,采用三点弯曲法测试了以室温弯曲弹性模量表征的损伤变化规律,并进行了SEM和EDS分析.结果表明:3D-C/SiC在热曝露15 h后,损伤变化可分为急剧上升(阶段Ⅰ)和平稳上升(阶段Ⅱ)两个阶段.阶段Ⅰ归因于炭纤维和炭层界面在空气中的直接氧化,阶段Ⅱ由复合材料内部氧的扩散所致.在复合材料制备过程的冷却阶段,因基体和炭纤维热膨胀系数不同所产生的基体微裂纹提供了氧化反应的表面与氧扩散的途径.在同一热曝露时间下,损伤随温度的上升而减少的原由可能是由于高温下裂纹收缩导致氧化表面减少,并降低氧向复合材料内扩散所致.     

发生疲劳和蠕变交互作用的临界应力强度因子

本文采用交流电位法研究了一种铁基高温合金 GH36在550℃、于不同加载条件下的裂纹扩展速率,并用扫描电镜对其断裂特征进行了分析。发现裂纹扩展规律存在着一个发生疲劳和蠕变交互作用的临界应力强度因子 K_1,当裂纹尖端的应力强度因子大于该值时,降低加载频率(或增加拉保时)将显著加速疲劳裂纹扩展速率。而小于该值时,降低加载频率(或增加拉保时)对疲劳裂纹的扩展速率却几乎没有影响。对产生这种现象的原因进行了初步探讨,在本试验条件下,主要由于疲劳裂纹和“W”型蠕变裂纹的连接而加速了裂纹的扩展。     

SiC陶瓷高温弯曲强度的Weibull模量研究

对工业用SiC陶瓷材料 ,较系统地研究了温度对材料弯曲强度Weibull模量的影响。实验发现 ,随温度升高Weibull模量增大 ,在 80 0℃附近出现一奇异峰 ;其损伤断裂机制由低温下的穿晶断裂过渡为高温下的沿晶断裂。Weibull模量估计值与样本的变异系数Cv 之间满足线性关系m =1.186 Cv-0 .6 6 5。     

SiC陶瓷高温弯曲强度的WeibulI模量研究

对工业用ＳｉＣ陶瓷材料,较系统地研究了温度对材料弯曲强度Ｗｅｉｂｕｌｌ模量的影响。实验发现,随温度升高Ｗｅｉｂｕｌｌ模量增大,在８００℃附近出现一奇异峰;其损伤断裂机制由低温下的穿晶断裂过渡为高温下的沿晶断裂。Ｗｅｉｂｕｌｌ模量估计值与样本的变异系数Ｃｖ之间满足线性关系ｍ＝１．１８６／Ｃｖ－０．６６５。     

直流脉冲电流对4043铝合金拉伸硬化的影响

低成本消除加工硬化,愈合损伤对轧制材料具有重要意义。本文将4043铝合金在介于其名义屈服强度和强度极限之间的某一应力下进行拉伸,造成拉伸硬化和损伤后,用直流脉冲电流处理。结果表明:随着脉冲处理时间的增加,试件延伸率增加,名义屈服强度和强度极限减小;0.5 s脉冲处理试样的力学性能十分接近未损伤试样的性能;光学显微照片显示同一位置上的损伤得到部分愈合。试样拉伸造成一定损伤后,其电阻值有明显增加;脉冲电流处理后电阻减小,但没有恢复到拉伸前的电阻值。经过不同时间的脉冲处理后,其电阻值十分接近,但是力学性能差异较大,表明电阻值对材料的力学性能不十分敏感,不能完全依赖电阻值判定材料的力学性能。     

具有莫来石界面的C/Si-C-N复合材料热物理性能

以PIP方法制备界面层、CVI工艺制备基体,制备以Si-C-N陶瓷为基体、以莫来石为界面的碳纤维增强陶瓷基复合材料(C/mullite/Si-C-N).采用热膨胀仪和激光导热仪分别测试C/mullite/Si-C-N的热膨胀性能和热扩散性能,采用SEM和XRD分析材料的组织和形貌,采用DSC/TG同步分析仪分析基体材料的结构变化.结果表明:在25～1200℃范围内,C/mullite/Si-C-N复合材料的平均热膨胀率为1.58×10-6℃-1,线膨胀率为0.18％.复合材料的热扩散率与温度呈指数下降关系,这种指数关系是由基体的非晶结构造成的.热处理后的C/mullite/Si-C-N相对于未热处理的试样室温下的热扩散率显著下降,300℃以上的高温区段则略有升高,其在1000℃以下结构稳定,能满足工程应用需求.     

整体毡碳/碳复合材料的高温剪切性能研究

运用双槽口剪切试验方法测试了碳纤维增强碳基复合材料(C/C)在室温、700℃、1000℃、1400℃下的剪切强度,并用扫描电子显微镜(SEM)观察了材料的原始组织形貌和断口微观形貌。结果表明:材料的剪切强度在一定范围内随温度的升高而增加,材料Z向的剪切强度优于XY向。通过SEM观察分析可知,材料XY向和Z向纤维的含量明显不同;室温下,C/C复合材料的破坏形式有纤维拔出及断裂,而高温下,失效形式主要为纤维的拔出、纤维/基体界面脱粘等。     

2D-C/SiC缺口试样的拉-拉疲劳损伤

研究了二维正交编织C/SiC双边对称圆弧缺口试样室温和高温真空的拉拉疲劳行为,正弦波疲劳应力比R=0.1,频率60Hz,循环基数106次.循环到规定周次停机,测量试样的共振频率、电阻,并进行SEM观察.结果表明,2D-C/SiC复合材料缺口试样拉-拉疲劳的S-N曲线非常平坦,其疲劳极限是同温度下缺口试样拉伸强度的80%～90%,光滑试样和缺口试样的疲劳极限比值与理论应力集中系数基本相同.缺口试样在疲劳过程中,电阻表征损伤与模量表征损伤的规律基本一致.在疲劳试验初期阶段,缺口附近损伤发展很快,主要表现为产生大量与加载方向垂直的裂纹,随着疲劳次数的增加,损伤发展减缓,但损伤形式逐渐增多,缺口附近与加载方向垂直的裂纹数量明显多于平行加载方向的裂纹数.讨论了电阻表征损伤和模量表征损伤之间的关系.     

分形维数和弹性模量衰减表征2D-C/SiC的拉伸蠕变损伤

真空条件对2D—C／SiC复合材料在1300℃和1500℃进行了高温拉伸蠕变试验，蠕变进行到0、0．5h、2h、10h、25h、50h中断试验，用SEM观察表面形貌，用盒维数法计算试样表面裂纹的分形维数；同时测量试样的弹性模量。结果表明，由于2D—C／SiC特有的蠕变损伤形式，所形成的损伤尺度都较短，其分形维数介于0～1之间。用分形维数和弹性模量衰减都可表征2D—C／SiC的蠕变损伤，两种损伤参量所描述的蠕变损伤总的发展趋势基本一致，即蠕变开始阶段损伤发展较快，随后进入缓慢发展的第二阶段。在第二阶段中，分形维数表征的损伤持续单调增加；而用弹性模量衰减表征的损伤在该阶段出现先下降随后升高的现象。以基体裂纹为主要损伤形式的条件下。分形维数主要反映蠕变试样局部的损伤，而弹性模量衰减反映的是蠕变试样整体的损伤。