铜合金表面疲劳裂纹的扩展行为

提出用带表面裂纹的试样来显示滚压试样表面强化层的疲劳裂纹扩展,并对黄铜及纯铜表面裂纹扩展行为进行了研究.结果表明:无残余应力作用时变形组织也可提高疲劳裂纹扩展抗力;相同应力强度因子幅度ΔK下,黄铜的裂纹扩展速率低于纯铜,即黄铜强化效果优于纯铜.断口分析表明其疲劳裂纹扩展是一种再生核扩展机制.     

表面强化对球铁疲劳裂纹萌生、扩展的影响

通过正火球铁表面滚压、软氮化后疲劳裂纹萌生、扩展的试验研究及电镜断口分析得出:表面软氮化、表面滚压均能有效地提高球铁的疲劳强度;滚压强化既能有效地阻止裂纹的萌生,又能大幅度地降低裂纹扩展速率;由于滚压强化层较深,有利的残余压应力分布层也深,故对原始态具有短裂纹的试样,滚压效果也很显著;滚压强化后其名义门坎值有大幅度提高,达▽K_(th名义)=66公斤/毫米~(3/2);软氮化及滚压强化后断口源区和早期扩展的特点为细质点、亚结构和不连续的分割条纹,使疲劳裂纹萌生抗力提高,裂纹扩展速率降低。     

碳氮共渗层残留奥氏体对疲劳裂纹扩展抗力的影响

采用表面裂纹法研究了残留奥氏体在碳氮共渗层中疲劳裂纹的扩展行为，证实残留奥氏体在疲劳裂纹扩展过程中会形成应变诱发马氏体，从而导致疲劳裂纹扩展速率明显降低．通过裂纹前端塑性区的能量估算，指出上述现象是由于应变诱发马氏体时吸收大量能量的结果．     

表面强化处理钢的疲劳断裂韧性

本文首次把疲劳断裂韧性概念引入到表面化学热处理强化钢中。试验结果表明:在较低过载应力下存在内部疲劳裂纹时,“鱼眼”半径可定义为临界裂纹半长;对每一处理状态,疲劳断裂韧性可视为一定值;除强度和塑性外,表面化学热处理钢中所特有的残余应力对疲劳断裂韧性也具有重要的影响;在碳氮共渗层中,当裂纹向着高碳含量方向扩展时,残余压应力对裂纹的扩展起着显著的抑制作用。     

不同表面处理条件下身管烧蚀研究

通过模拟发射试验对表面镀铬、氮碳共渗两种表面处理条件下的身管进行了烧蚀模拟测试,研究在模拟工况下身管烧蚀情况.镀铬身管由于镀铬层固有的脆性,且受到高温高压火药气体的冲击作用,铬层内易产生显微裂纹,裂纹扩展至铬层与基体界面处,并沿着镀层与基体界面扩展,从而导致镀层剥落.氮碳共渗身管在烧蚀过程中,表面产生大量较深且较宽的裂纹,裂纹直接贯穿到基体使基体严重地被火药燃烧气体腐蚀,从而导致身管失效.在上述研究基础上,提出了两种不同处理方式下身管的失效模式.     

表面小裂纹热锻模的疲劳寿命分析

基于材料自由表面特性并考虑微观结构非均匀性,根据金属疲劳裂纹萌生的微细观过程理论,建立材料表面塑性应变分布模型。由于局部塑性变形在萌生可分辨疲劳小裂纹的循环周次中占主导地位,本文将局部应力应变法应用于热锻模表面小裂纹扩展分析,选取表面最大塑性应变作为出现热机械疲劳裂纹的预测依据,计算的热锻模使用寿命与实践结果相吻合,能基本预测热锻模寿命。该模型为表面强化工艺能提高热锻模的疲劳强度提供了理论依据。     

从冲击接触疲劳角度论钢的渗碳及热处理工艺

本文对渗碳钢的表层状态与多冲接触疲劳性能之间的关系进行了试验研究,指出:渗碳件的最佳多冲接触疲劳抗力所对应的渗层深度,淬火加热温度,加热时间和回火后表面硬度等是随着材料成分,另件尺寸和冲击能量大小而改变的; 渗层的碳浓度应从马氏体的含碳量,碳化物大小,数量,渗碳层淬透性及淬硬性诸方面综合考虑来确定。文中还指出:带有冲击性质的接触应力作用下的渗碳件,应该采用多冲接触疲劳试验方法来评定材料和热处理工艺。表面滚压强化是进一步提高渗碳件多冲接触疲劳寿命的有效途径。     

铝热焊钢轨表面裂纹扩展深度的跟踪测量

应用自行研制的ＳＪＤ－５２型交流电位法裂纹测深仪，对５０ｋｇ／ｍ级钢轨铝热焊接头在变载荷疲劳条件下的表面裂纹扩展深度进行了跟踪测量。疲劳载荷是经现场测定后作计算机模拟的。由记录曲线以及对测定数据作简单的单试样法线性近似处理的结果表明，试验是成功的。本文的测试方法也可用于实际构件疲劳试验。     

高温疲劳裂纹扩展规律的研究

采用降载法和目测法对高温镍基合金的中心裂纹试样进行了高温疲劳裂纹的门槛值试验和扩展速率试验，并分析讨论了高温下疲劳裂纹的扩展规律及其影响因素。     

40CrNiMo钢中表面疲劳短裂纹扩展路径的三维分析

研究了表面疲劳短裂纹在４０ＣｒＮｉＭｏ钢淬火回火组织中的扩展行为，通过逐层抛光的金相方法考察了表面短裂纹的三形貌及裂纹周围的微观组织特征，并根据不同周次 裂纹复型记录分析了裂纹扩展的准动态过程。结果表明，偏的是表面短裂纹扩展的主要特征之一，出现偏折时，裂纹表现出较高的扩展速率，裂纹从一个晶粒穿赵晶界进入另一个晶粒的过程中，裂纹的立体形貌发生着显著的变化，扩展速率波动很大，大多数情况下，裂纹扩展最慢     

低碳低合金钢焊接接头的疲劳裂纹扩展性能

对Ｅ３６，ＣＦ６０，ＨＱ６０，ＨＱ７０和ＮＶＤ４０低碳低合金结构钢焊接接头的疲劳裂纹扩展性能进行了实验研究．结果表明，在应力比Ｒ＝０．１的实验条件下，各钢种焊接接头的焊缝金后均具有良好的抗疲劳裂纹扩展能力，焊缝金属的显微组织变化对其亚临界疲劳裂纹扩展速率的影响较小，仍可用Ｐａｒｉｓ公式来描述该阶段的疲劳裂纹扩展过程．     

航空铝合金预腐蚀疲劳寿命退化规律

航空铝合金材料在服役过程中常因腐蚀损伤而导致疲劳断裂问题,通过采用扫描电镜及疲劳寿命测试等方法,研究了不同预腐蚀损伤对2xxx铝合金在不同应力比下疲劳寿命的影响,探讨了预腐蚀损伤对疲劳裂纹萌生扩展的影响机理.结果表明:预腐蚀损伤对2xxx铝合金材料疲劳寿命的影响显著,材料的疲劳性能随着腐蚀损伤程度的增加而明显下降.同时建立了预腐蚀损伤对材料疲劳极限的影响系数C-T-R模型,材料疲劳极限的影响系数C随着预腐蚀时间的增加或者应力比R的增加而变大.断口分析表明,预腐蚀损伤的存在导致裂纹萌生寿命大大缩短,裂纹萌生由单源转变为多源,并且均萌生于腐蚀坑处.     

轴承钢Ⅰ型疲劳裂纹扩展机理的研究

用三点弯曲试样测定了不同方法冶炼的轴承钢疲劳裂纹的扩展规律,研究了微观组织参数和晶界偏析对裂纹扩展的影响。结果表明晶粒和碳化物大小及晶界化学性质是疲劳裂纹扩展的主要控制因素。此外,运用位错偶极子理论讨论了轴承钢疲劳裂纹的扩展机理。     

沥青混合料裂纹扩展阶段疲劳寿命预测

由于沥青混合料的疲劳裂纹扩展一般难以用传统的Paris公式描述,本文基于能耗的观点,研究沥青混合料裂纹扩展阶段的疲劳演化规律。试验采用半圆弯曲试验方法,在MTS试验系统上进行了三种级配的沥青混合料的断裂韧度试验和疲劳试验,定义了半圆弯曲试验方法中沥青混合料裂纹起裂点和疲劳破坏点。研究结果表明具有断级配的应力吸收层沥青混合料具有更好的抗裂性能和抗疲劳性能;混合料累积破坏能符合Miner线性假定;沥青混合料的疲劳寿命与断裂韧度有很好的相关性。通过对Van Dijk能耗公式参数拟合建立的以断裂韧度为参数的预测模型可以更方便的预测沥青混合料裂纹扩展阶段的疲劳寿命。     

Al-Cu-Li合金轧制厚板的 疲劳性能及断裂机理研究

利用疲劳试验机、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等设备研究了95 mm厚的Al-Cu-Li合金热轧板材不同方向的组织特征、疲劳性能和断裂机理.结果表明:Al-Cu-Li合金热轧厚板的力学性能和疲劳性能均存在各向异性.LT向(横向)的力学性能和疲劳性能均优于L向(纵向)和ST向(高向),L向(纵向)的力学性能较ST向更好,但疲劳性能较ST向更差.Al-Cu-Li合金厚板的疲劳裂纹源主要出现在试样表面、近表面的夹杂物和晶界处.裂纹扩展过程中,LT向裂纹扩展路径较L向更曲折,ST向具有典型的解理特征,瞬断区形貌与静态拉伸断口相似.晶界越多,裂纹扩展阻力越大,LT向和ST向的未溶第二相能够有效阻碍裂纹扩展,导致其疲劳性能优于L向.     

冲击疲劳裂纹扩展(英文)

本文综合归纳了金属材料的冲击疲劳裂纹扩展研究。讨论了冲击应力特征参量 ,如应力幅值 ,加载时间 ,2次应力峰值和过载 ,对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响 ;对材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为进行了比较。结果表明 :冲击应力特征参量对冲击疲劳裂纹扩展速率的影响规律与其裂纹尖端的微观变形、断裂机制有关 ;材料在冲击和非冲击疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率存在 3种不同的关系 ,并取决于材料在冲击和非冲击疲劳载何作用下的裂纹扩展机理 ;应力幅值 ,应力花样和材料的显微组织对材料的冲击疲劳裂纹扩展的影响大于对非冲击疲劳裂纹扩展的影响 ,冲击载荷常导致材料脆化并加速材料的疲劳裂纹扩展。     

Failure analysis of 18CrNi3MoA drilling tails

The fracture of a drilling tail made of 18CrNi3MoA steel in the exchanging water hole was analyzed in terms of inclusions, prior austenite grain size, carburized layers, and fatigue fracture morphology by means of optical microscopy, quantitative metallography, and scanning electron microscopy (SEM). Fatigue crack initiation and propagation on the drilling tail were also studied. The results showed that the fracture on the drilling tail was not induced by inclusions and the distribution inhomogeneity of prior austenite grain size. Instead, because the outside surface of the exchanging water hole was not continuously geometric, there was a great deal of stress concentration in those areas under continuous twisting, axial impact, and corrosion of mineral water. Thus three crack sources emerged in these areas. Initial cracks centered on these sources spread from the outside surface to the inside surface, and eventually the drilling tail ruptured. Furthermore, the fractograph of the region around the crack sources exhibited a typical ductile dimple fracture pattern, and cracks initiated on the outside surface of the carburized layers of the exchanging water hole. Three crack sources could be the sources of fatigue crack propagation. Based on the analysis of fatigue crack propagation, it was further demonstrated that fatigue damage originated from the outside surface of the exchanging water hole.     

高强韧低碳中锰钢的弯曲疲劳性能

利用GPS-100高频疲劳试验机,研究了高强韧低碳中锰钢的三点弯曲疲劳性能,绘制出S-N曲线并分析了疲劳断口特征,探讨了相变诱导塑性(TRIP)效应对试验钢疲劳性能的影响机理.结果表明:试验钢的条件疲劳极限为1006MPa,疲劳比为1.20;试验钢的疲劳裂纹源萌生于试样下表面靠近棱角的位置,疲劳裂纹扩展区存在大量的二次裂纹可有效降低主裂纹的扩展速率,提高试验钢的疲劳强度;瞬断区包含等轴韧窝和拉长的韧窝,是典型的韧性断裂.疲劳裂纹前沿微小塑性变形区内的残余奥氏体发生TRIP效应,吸收大量应变能,钝化裂纹,减缓裂纹的扩展速率,是试验钢疲劳性能优异的主要原因.     

预蠕变损伤对高温疲劳宏观裂纹扩展的影响

针对ＳＵＳ３０４不锈钢光滑试棒预先导入１０７３ Ｋ·ｃｐ－ｔｙｐｅ条件下的预蠕变疲劳损伤，然后开小切口进行时间依存性 ９２３ Ｋ·ｃｐ－ｔｙｐｅ，１０７３ Ｋ·ｃｐ－ｔｙｐｅ及循环数依存性９２３ Ｋ·ｐｐ－ｔｙｐｅ的宏观裂纹扩展试验，考察了试棒内部因预蠕变疲劳而产生的大量的粒界微小裂纹对高温疲劳宏观裂纹扩展的影响．结果如下： １．预损伤加速了９２３ Ｋ·ｃｐ－ｔｙｐｅ下的蠕变裂纹扩展，对于同一蠕变Ｊ积分范围△Ｊｃ，损伤值越大，裂纹扩展速度ｄｌ／ｄＮ也越大．这种加速起因于主裂纹与微小裂纹的合体． ２．１０７３ Ｋ·ｃｐ－ｔｙｐｅ下的预损伤材料和处女材料的ｄｌ／ｄＮ在同一△Ｊｃ。下相等．即，损伤材料的裂纹扩展速度的上限值由１０７３ Ｋ·ｃｐ－ｔｙｐｅ下的处女材料的ｄｌ／ｄＮ－△Ｊｃ关系给出． ３．在９２３ Ｋ·ｐｐ－ｔｙｐｅ条件下，对于同一疲劳Ｊ积分范围△Ｊｆ，预损伤材料的ｄｌ／ｄＮ要比处女材料快１０倍左右．一般ｐｐ－ｔｙｐｅ的破坏形式为粒内破坏．预损伤材料的场合，因为试棒内部分布有大量的微小粒界裂纹，主裂纹便沿这些破坏阻抗最小的微小裂纹边合体边扩展，主要在粒界上扩展．即微小粒界裂纹是裂纹扩展阻抗减小的主因．