镍基高温合金GH4049高温疲劳小裂纹扩展规律的试验观察

对镍基高温合金GH4049在不同载荷与不同温度下疲劳小裂纹萌生和扩展进行了试验,利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹尺寸演化全过程,发现高温疲劳损伤是一个多裂纹系统,且损伤起始于晶界,寿命前期是以裂纹萌生为主的均匀损伤,后期则为以裂纹扩展、合并为主的局部化损伤。     

带中心孔的镍基高温合金GH4049的高温疲劳短裂纹扩展规律

对疲劳试样GH4049镍基高温合金在同一载荷与不同温度下的疲劳短裂纹扩展进行了试验，利用复型技术和光学显微镜观测了裂纹形态演化全过程。发现应力集中条件下的高温疲劳短裂纹扩展主要是单裂系统破坏，随着温度升高，短裂纹逐渐变为多裂系统，并以多裂纹的合并形式进行最终破坏；扩展方式由穿晶到沿晶和穿晶的混合方式进行，温度越高，短裂纹起裂越早，裂纹平均长度越短，短裂纹扩展速率反而越慢。     

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。     

高温合金涡轮盘材料的裂纹扩展速率

用直流电位研究了高温合金涡轮盘材料的裂纹扩展速率，结果表明：高温合金涡轮盘材料的裂纺展速率快慢，不完全取决于材料强度，更主要地取决于持久塑性，在考察高温合金涡轮盘材料的裂纹扩展时，不能认速率值ｄａ／ｄＮ的绝对值来衡量，还应看裂纹扩展速率曲线的斜率是否锐减或曲线出现明显的拐点，以及曲线所对应的应力强度因子△Ｋ的范围。     

高温低周疲劳裂纹扩展速率试验技术研究

研究了４００℃下低周疲劳裂纹扩展速率试验技术。主要包括疲劳裂纹长度、疲劳裂纹的扩展速率和低周疲劳裂纹扩展驱动Ｊ的自动检测技术；载荷ｐ、载荷线位移Ｄ、裂纹嘴张开位移ｖ的信号计算机采集系统和标定软件；试验和数据处理的应用软件。研究表明ＨＧ６０ＲＡ钢在４００℃时的低周疲劳裂纹扩展率略低于常温下的。     

疲劳裂纹扩展的门槛值研究

通过对35SiMnMoV复相钢的常温疲劳试验研究和GH4049镍基高温合金的高温疲劳试验研究，获得了大量的试验数据和得出了相应的裂纹扩展行为规律。采用对比分析方法，从疲劳裂纹的门槛值角度出发，归纳总结了疲劳裂纹的扩展规律。     

缺口小裂纹的疲劳扩展速率

将复型技术应用于疲劳小裂纹扩展试验中的裂纹长度测量。在等载荷比R=0.1、不同平均载荷水平影响的疲劳条件下,板试样V型缺口小裂纹疲劳扩展速率做了试验测试;通过结果分析,提出了缺口小裂纹疲劳扩展速率表达式,并以εp为控制参数,求出45~#钢的计算式。     

690合金传热管疲劳裂纹扩展研究

采用销加载拉伸方法和直流电压降法测试技术,测量了室温和高温325℃空气中3种不同工艺的690合金传热管的疲劳裂纹扩展速率.试验采用Paris-Erdogan公式进行拟合分析,证明了结果的真实性和可靠性.高温加速了疲劳裂纹扩展.由疲劳裂纹扩展速率曲线可以预测出3种690管材在高温325℃下的门槛应力强度因子幅值ΔKth,扫描电子显微镜下观察断口形貌,疲劳裂纹的扩展为穿晶形式,在穿晶断口上观察到明显的疲劳辉纹和微塑性区.     

冲击疲劳裂纹扩展

本文综合归纳了金属材料的冲击疲劳裂纹扩展研究。讨论了冲击应力行征参量,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。     

Ti（C,N）基金属陶瓷的疲劳裂纹扩展速率

用ＥＨＦ－ＥＡ１０型电液伺服疲劳试验机研究了试样缺口处于拉－拉应力状态条件下，Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷材料疲劳裂纹扩展ｄａ／ｄＮ－△Ｋ曲线；考察了化学成分变化及热处理对疲劳裂纹扩展的影响，观察了疲劳裂纹扩展区的新口形貌，对疲劳裂纹扩展机理进行了讨论。     

镍基粉末高温合金枝晶间亚稳碳化物

对急冷凝固镍基高温合金松散粉末热等静压成型合金中亚稳碳化物及其相间反应进行了研究。随着热处理温度的升高,粉末中合金元素的分布逐渐均匀化,但枝晶间 MC 能在较高的温度下保持稳定,使 Ti 和 Zr 在该处仍有较高含量。原始粉末中枝晶间主要分布着块状和花状的 MC 型碳化物,在预热处理过程中粉末枝晶间块状碳化物分解,发生M23C6和 M6C 的析出反应,而花状碳化物的成分及形貌则保持相对稳定。成型合金残余枝晶间分布的碳化物主要由块状 M6C 和 MC 及花状 MC 组成,形变再结晶可以促进枝晶间碳化物的溶解。     

基于断裂力学方法的粉末盘低周疲劳寿命预测

为克服传统寿命预测未能考虑粉末合金夹杂物的缺陷,在某粉末封严盘定寿过程中,使用计算断裂力学方法模拟了夹杂缺陷从初始状态一直增大到可检尺度的扩展过程,并将该过程经历的循环数作为裂纹萌生寿命。在考虑小裂纹扩展速率修正的情况下萌生寿命为1639循环,若不采用修正则为4956循环,说明忽略"小裂纹效应"会得出偏于危险的萌生寿命计算结果。对含裂纹有限元模型的建立、裂纹扩展寿命计算中积分路径的选取等问题进行了讨论。使用断裂力学方法预测裂纹萌生寿命需要重复多次有限元计算及前沿光顺化处理,时间耗费较大,但在精确定量分析方面具有优势,可作为现有方法的有益补充,为发动机限寿件检修周期的确定提供依据。     

枝晶间一次相对熔铸GH136合金低周疲劳性能的影响

本文对熔铸GH136合金的研究结果表明:存在于枝晶间的大的未溶一次相粒子能降低材料的低周疲劳性能。粒子的作用机构有两个,其一是激发主裂纹的早期萌生,其二是自身形成内疲劳源,通过内源的生长及与主裂纹的联结加速材料的破坏。 这两种作用机构均与裂纹扩展速率有关。在高裂纹扩展速率下(或高应力幅值),粒子的有害作用被减弱,反之,其有害作用加强。采用提高固溶温度的方法可以有效地去除这些一次相粒子,使材料在低交变应力范围的性能得以改善。     

流动温压成型铁基粉末冶金复杂件的脱脂工艺

使用水雾化铁粉等原料制备十字形试样,对脱脂工艺、微观组织进行了分析,得到的理想脱脂工艺为:先以较快的速率升温到160℃,然后以1℃.min-1的速率升温到300℃,保温0.5h,再以1.5℃.min-1的速率升温到450℃,保温0.5h.烧结在1300℃进行.实验结果表明,通过优化脱脂工艺,使用流动温压工艺,可以制备出成本低廉、形状复杂的结构件.     

粉末冶金TiAl基合金高温变形行为

采用等温压缩试验,在变形温度为600～1050℃、应变速率为0.002～0.2s-1的条件下,研究了粉末冶金Ti-47.5Al-2.5V-1.0Cr合金的高温压缩性能与高温变形行为.结果表明:合金在高温压缩变形时,屈服强度随变形温度的升高、应变速率的降低而降低,塑性趋于升高.合金在高温塑性变形时,峰值流变应力、应变速率和变形温度之间较好地满足双曲正弦函数形式修正的Arrhenius关系,说明其变形受热激活控制.在800～1050℃/0.002～0.2s-1范围内,合金应变敏感系数m为0.152,高温变形激活能Q为376kJ.mol-1.     

FGH96合金双道次热变形及其热加工图

采用 Gleeble-1500热模拟试验机对 FGH96合金进行双道次真应变量为0.6+0.6和0.3+0.9的等温间断热压缩试验,研究了变形温度为1050~1125℃、变形速率为0.001~0.1 s -1时合金的热变形行为和组织演变.热变形过程中合金发生了再结晶,第一道次较小的真应变量减轻了合金的开裂.当第一道次真应变量小时,随着温度和变形速率的上升,合金道次间再结晶软化率增加.不同应变量以及不同道次真应变量均对合金热加工图产生明显影响.在相同变形条件下,当能量耗散率随应变量的增加而下降时,合金中组织由细晶向粗晶转变,反之则由粗晶向细晶转变;当能量耗散率不随应变量的变化而变化时,能量耗散率低于20%的合金中出现大量的不完全再结晶组织,能量耗散率高于35%的合金中出现细小完全再结晶组织.     

粉末冶金法合成Gd-Sn-Te体系合金

用粉末冶金方法合成了系列Gd-Sn-Te体系合金,并利用X射线衍射仪和差热分析仪分析试样的相组成和相变.结果表明,该工艺制备的试样成分和组织均匀,元素Gd可以比较均匀地固溶到合金体系中,达到了所需的平衡态.此制备方法满足相图和相结构研究的要求.     

蠕变引起的疲劳裂纹扩展

为了保证火电厂的蒸汽管道、汽轮机转子等零件的安全运行，确定疲劳裂纹的扩展率有重要意义。根据时间相关断裂力学的理论，提供了一种计算蠕变扩展率的方法。介绍了时间相关断裂力学有关的裂纹尖端参数，指出用参数Ｃｔ，ａｖ作为衡量蠕变裂纹扩展的参数是适宜的；讨论了疲劳对蠕变裂纹扩展的影响，指出材料的疲劳屈服极限和抗蠕变能力是决定这种影响大小的主要因素；并给出了蠕变裂纹扩展率的计算公式     

一种[011]取向镍基单晶合金的蠕变断裂

研究了[011]取向的镍基单晶高温合金在750~980℃温度范围和200~680 MPa应力下的蠕变断裂特征。在扫描电镜上对各种实验状态下的蠕变断口和纵向剖面进行了详细观察。研究发现：在低温750℃和中温870℃不同初始蠕变应力条件下,枝晶间区亚晶界处不规则γ＇/γ界面是裂纹主要萌生场所,这些已萌生的裂纹在与外加应力轴垂直的(011)面上沿＜110＞和＜100＞两个方向扩展;980℃不同初始应力条件下,裂纹主要在合金中显微疏松孔洞处萌生,沿与外应力轴垂直的方向扩展。观察750℃和870℃不同应力状态蠕变试样的纵向剖面,对亚晶界区不规则γ＇相面积分数的测量和计算表明,用面积分数表征该合金[011]取向在中低温状态下的蠕变损伤程度是可行的。     

热疲劳非平衡统计理论

用非平衡统计的概论和方法建立微观机理与宏观性能相结合的热疲劳理论,给出了热疲劳微裂纹的演化方程,结合热应力公式和微裂纹演化的位错机理,求得了热疲劳微裂纹的长大速度和几率密度分布函数,同时给出了与实验结果基本相符的微裂纹平均长度随热循环周期数变化的表达式,进而由热疲劳断裂几率得到了热疲劳寿命的解析表达式,最终得出温度差,杨氏模量等重要参数对热疲劳寿命的影响。