显微组织对无限冷硬铸铁轧辊热疲劳性能的影响

文章介绍在无限冷硬铸铁轧辊上切取板状热疲劳试样,在自制的热疲劳试验机上进行了冷热循环实验,研究了显微组织对无限冷硬铸铁热疲劳裂纹萌生及扩展的影响.结果表明,热疲劳裂纹在石墨尖端处、珠光体基体及共晶碳化物中萌生;热疲劳裂纹主要在钢基体与共晶莱氏体界面处、钢基体内扩展及穿越共晶碳化物.     

铸铁汽蚀破坏机制研讨

本文通过扫描电镜和振动式汽蚀机对铸铁的汽蚀过程进行了研究。从水力学汽蚀冲击力开始,系统地讨论了汽泡渍灭时产生的球形应力波、射流冲击力的大小,和冲击力作用于金属边壁后如何使其内部的全位错半位错滑移并形成裂纹核,认为力学冲击是铸铁汽蚀的主要原因,冲击力使材料内产生剪应力并使表面石墨脱落。根据实验结果具体分析了铸铁中石墨的存在对裂纹成核倾向的影响,说明了石墨的存在一方面降低了铸铁的微区强度,另一方面应力集中和切口效应使裂纹容易在其周围萌生和扩展的原由,指出石墨是铸铁汽蚀源。根据裂纹核在铸铁汽蚀面的位置指出了三种起裂方式并用实验进行了验证,三种起裂纹方式为①汽蚀面上的石墨尖端和晶界处,②垂直石墨尖端,③ 距表面层△b厚(20～100μm)区内的硬质点和石墨与基体界面处。指出裂纹沿着或向着石墨片和硬质点的方向扩展。     

G-m界面断裂对灰口铸铁力学行为及性能的影响

用扫描电镜原位观察技术,发现拉伸早期形成的Ｇ－ｍ界面断裂并不是直接连续扩展成主裂纹,而是逐步再生许多界面裂纹,其间基体韧带缩小而形变裂开将界面裂纹连接起来这些过程局限在裂开前主裂纹及其近邻处很窄的微带区内进行在断口或表面裂纹中,Ｇ－ｍ界面断裂占绝大部份,基体韧带的穿晶断裂只占很少基此对灰口铸铁中石墨与性能关系提出了新的解释     

轧辊用合金白口铸铁显微组织对热疲劳抗力的影响

研究了轧辊用合金白口铸铁的几种材质中不同碳化物形态和不同基体组织对热疲劳抗力的影响,找出了热疲劳裂纹的主要萌生源地和扩展通道,确认了在碳化物和基体中M23C6和奥氏体的热疲劳抗力最佳。     

石墨边位印压裂纹的产生和扩展规律

为揭示石墨切削材料的去除过程和已加工表面的形成机理,研究了石墨边位印压时裂纹的产生和扩展规律.结果表明:当印压载荷增加到某一临界值时,裂纹突然产生并迅速扩展;初始裂纹朝试件内部扩展,然后逐渐向印压表面扩展,最后到达印压表面,裂纹扩展路径呈圆弧形;随着压头楔角和印压厚度的增加,裂纹愈朝试件内部扩展,在试件表面留下的凹坑深度和宽度愈大.切削实验结果表明,边位印压裂纹的产生和扩展规律能很好地解释石墨切削时切屑的去除过程和已加工表面的形成原因.     

奥氏体耐热不锈钢310S动态拉伸变形行为研究

采用扫描电子显微镜(SEM)静载动态拉伸原位观察方法研究了310S奥氏体耐热不锈钢常温动态拉伸过程中裂纹的萌生、扩展及断裂过程.结果表明:裂纹源容易在夹杂物、基体界面以及应力集中部位形成.随着拉伸变形进行,不同位置形成的微裂纹中,处于与拉伸应力方向相同或相近的有利位相的微裂纹不断亚稳扩展,最后与周围微裂纹连接形成主裂纹.当主裂纹扩展到一定程度达到或超出临界裂纹尺寸后,试样裂纹发生全面失稳扩展而试样迅速断裂.     

碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响

通过对铁素体晶粒尺寸相同、碳化物粒子尺寸不同的两种低合金钢ＣＯＤ裂纹试样断裂韧性的测试，宏微观断口和力学参数的测量，结合断口、金相观察分析，对碳化物粒子尺寸对裂纹断裂韧性的影响及其机理进行了研究．结果表明：在裂纹试样的解理断裂中，临界事件是碳化物粒子尺寸的微裂纹扩展进入铁素体基体．碳化物粒子尺寸在决定局部断裂应力。ｆ和有关的韧性参数中起决定性作用．在铁素体晶粒尺寸和屈服应力相同的条件下，大碳化粒子尺寸的材料具有低的裂纹断裂韧性．     

硬脆颗粒增强金属基复合材料切削区的变形

在切削力作用下硬脆颗粒增强金属基复合材料内部应力分布不均匀,基体发生弹性变形—塑性变形,增强颗粒发生弹性变形并可能破碎,然后基体夹裹颗粒协调变形并流动．在成屑的层积阶段剪切变形区和层积区中易生裂纹,其后裂纹在切削层中可能沿基体—增强颗粒结合界面扩展、颗粒穿晶解理或破碎、绕过颗粒只在基体中扩展．复合材料的组织和性能,尤其增强颗粒的含量、粒度和与基体的界面结合强度是影响其切削变形的主要因素．     

石墨和碳化物形态对高镍奥氏体球铁抗热冲击性能的影响

本文论述了合金元素Si,Cr,Mo对含Ni20％的高镍奥氏体球墨铸铁抗热冲击性能的影响,揭示了石墨和碳化物形态与热冲击疲劳裂纹扩展方式和扩展速率之间的关系。发现石墨呈球状时热冲击疲劳裂纹为晶界型裂纹,抗热冲击性能最好;呈片状时为穿晶型裂纹,抗热冲击性能最差,呈枝晶状时为(晶界加穿晶)混合型裂纹,抗热冲击性能介于前二者之间.加入适量的Cr,Mo,Si可显著地提高抗热冲击性能。     

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.     

三维垂直裂纹在材料界面的扩展及影响因素

 针对三维垂直裂纹扩展到双材料界面时的路径选择问题,建立了双材料三维垂直裂纹在界面扩展的计算模型,提出了三维垂直裂纹在材料界面扩展的3 种方式及判断准则;以线弹簧模型模拟两种材料间的界面胶结情况,得到了裂纹在界面处的剪切位移及剪切应力,结合虚拟裂纹扩展技术计算能量释放率沿裂纹边缘的分布情况,分析了裂纹长度、界面参数及材料弹性模量对裂纹扩展路径的影响。结果表明,随着裂纹长度的增大,界面剪切位移逐渐增大,界面容易发生剪切滑移;随着界面参数的增大,能量释放率减小,同时,剪切位移也随之急剧减小,说明界面参数的增大对阻止裂纹穿透界面及沿界面扩展具有明显作用;当裂纹在较硬材料内时,裂纹容易穿透界面进入较软材料内。     

灰口铸铁中石墨及其与基体界面的微力学行为

用扫描电镜原位观察技术,发现灰口铸铁拉伸裂纹并非先在石墨尖端基体中,而是先在呈有利取向的石墨—基体（Ｇ—ｍ）界面（含亚界面石墨）中萌生．提出不是石墨微缺口应力集中,而是界面弱结合及近界面Ｇ、ｍ的不协调形变内应力集中导致Ｇ—ｍ界面断裂．这种断裂在拉伸早期就已开始,并随拉伸而逐步增加,既有沿Ｇ基面的正断,也有沿Ｇ基面的斜断和非基面的强键断裂．这样裂开后Ｇ成为如其形状的裂隙,引起微缺口应力集中,影响其近邻基体的形变与断裂等微力学行为．     

各向异性复合材料界面裂纹与界面下平行微裂纹干涉

利用伪力－位错法对各向异性复合材料中界面裂纹与界面下平行于界面的微裂纹的干涉问题进行了研究,推导出了界面裂纹及界面下裂纹的基本解,将裂纹间的干涉问题化为一奇异分方程组,并借助Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ多项式及Ｃｈｅｂｙｓｈｅｖ数值积分法进行了求解。     

影响剪切梁层间失效模型的参数分析

用剪切梁层间失效模型来分析地震的发生并考虑关键参数的变化对模型的影响。将岩体简化为弹塑性竖向夹层粘结在一起的剪切粱，考虑了侧压力沿竖向的变化；分析了岩体的位移和应力分布规律，建立了地震发生的条件，得到了层间裂纹产生及其扩展受材料特性等参数影响的变化规律。应力分布和弹性断裂理论所得值相比没有那样的奇异性，但比弹塑性分析所得值有更高的应力集中，比较符合岩石工程的实际。     

岩石与砂浆界面裂缝断裂准则的研究

用杂交元法计算了双材料界面裂缝试件的应力强度因子，采用梁型试件研究了岩石与砂浆界面裂缝的断裂准则．得到了岩石与砂浆界面裂缝临界断裂曲线方程；发现在一定的受力及强度条件下，界面裂缝沿交界面扩展     

两相材料倾斜裂纹的界面应力场

采用Muskhelishvili复变函数的方法,将两相材料倾斜裂纹问题归结以裂纹表面位错密度函数和未知量的Cauchy型奇异积分方程的求解。通过Cauchy型奇异积分的主部分析,得到倾斜裂纹接触界面时性态指数的特征方程,给出的数值结果可对奇异积分方程进行数值求解。根据两相材料倾斜裂纹在界面上产生的应力场与位错密度函数的关系,得到界面常规应力场及奇性应力场表达式。最后对两相材料的界面应力场进行了数值求解和分析,数值结果令人满意。     

拉伸与疲劳载荷下α-Ti 中裂纹扩展机制的原子模拟

采用分子动力学方法模拟研究含3种不同裂纹取向的α-Ti在拉伸载荷和疲劳载荷作用下裂纹扩展的微观机制.研究表明:B(0001)[1-210]裂纹构型通过产生变形孪晶的方式来实现垂直于基面方向的变形,单向拉伸过程中裂尖处有无位错区出现;A(1-210)[10-10]和C(1-210)[0001]裂纹构型的失效过程表明基面位错比柱面位错更容易发射;C裂纹构型循环加载时基面滑移系优先开动,使位错快速发射而释放了裂尖应力,导致裂纹出现止裂现象;含微裂纹α-Ti材料的失效过程是位错形核与发射、缺陷扩展、孪晶变形等共同作用的结果.     

板条内分叉裂纹的Ⅲ型应力强度因子

利用复变函数和奇异积分方程方法,求解板条内的分叉裂纹问题。首先给出了反平面弹性情况下,边界（即板条下边界）自由的半平面内单分叉裂纹问题的复势函数。通过用一个长的二分叉裂纹来代替板条上边界,以满足板条的上边界自由,将问题转化为半平面内的多分叉裂纹来处理。根据边界条件建立了以集中位错强度和分布位错密度为未知函数的Cauchy型奇异积分方程,然后,利用半开型积分法则求解该奇异积分方程,得到了各分支尖端的应力强度因子。最后,给出数值算例。     

有限体三维断裂的奇异积分方程组(英文)

复杂有限体的工程实践中常出现不只是椭圆形的各种形状空间裂缝，需要确定它们是否会扩展并给建筑物带来危险。文中通过Ｈａｎｋｅｌ变换给出单位集中位错引起弹性体中的应力位移场的基本方程，沿工程结构外边界和复杂空间裂缝表面的虚分布位错建立奇异积分方程组应满足已知边界条件。这些分布位错的解将直接得出各方向的应力强度因子及有限域的应力和位移场。以典型的椭圆裂缝作为简单数值示例来检验精度表明，该法所用计算时间较少并和理论解吻合良好。该法已用于老结构物的缺陷维修工程。     

铁素体/珠光体界面对耐酸管线钢氢致开裂敏感性的影响

利用OM、SEM、EBSD、TEM等手段,分别对热轧态和退火态耐酸管线钢的微观组织、晶界分布、位错及析出相进行表征,测试了不同组织管线钢的氢致开裂(HIC)敏感性,计算分析了有效氢扩散系数、氢陷阱密度及其对不同组织的氢捕获效率,重点探讨了铁素体/珠光体(F/P)界面对耐酸管线钢HIC敏感性的影响。结果表明,随着管线钢珠光体含量的增加,F/Fe_3C界面及F/P界面越多,二者作为不可逆氢陷阱会阻碍氢的扩散,提高氢的捕获效率,有效氢扩散系数降低,管线钢的HIC敏感性提高;F/P界面附近位错的聚集会加速氢原子向高界面能的F/P界面聚集,使氢致裂纹起始于F/P界面处,并沿着F/P界面扩展。