层状TiAl基合金损伤机理的研究

通过拉伸卸载实验及原位拉伸SEM观察对层状TiAl基合金损伤机理进行了研究.研究结果表明,拉伸过程中产生微裂纹导致材料发生损伤;随着载荷的增加,原先产生的微裂纹继续扩展,微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹;预损伤加快了裂纹的产生、扩展,使得损伤程度进一步加重;不同程度的预损伤使材料的弹性模量降低,造成材料抵抗裂纹产生、扩展的能力下降,但是对这种材料的最终断裂性能没有影响.     

TiAl基合金双态组织原位拉伸-卸载试验研究

通过对TiAl基合金不同类型的缺口试样进行原位拉伸-卸载实验及其SEM断裂表面观察,研究了TiAl基合金的断裂机理.研究发现,对于缺口试样,裂纹起裂于缺口根部,其断裂过程主要是主裂纹首先起裂、扩展并最后断裂.对于双态组织,由于晶粒尺寸小,应力集中出现在缺口根部,裂纹沿晶粒边界和层间起裂并扩展,裂纹路径比较平直.在拉伸过程中,试样产生微裂纹导致材料发生损伤,随后卸载再加载时,与先前相比,裂纹更易扩展.预损伤加快了裂纹的产生和扩展,使损伤进一步加重,促使材料抵抗裂纹产生、扩展的能力下降.     

全层TiAl基合金断裂机理的原位拉伸研究

通过对不同缺口类型试样的SEM原位观察分析，研究了全层TiAl基合金的断裂机理．结果表明，在整个断裂过程中：1)几乎都是穿层断裂；2)出现大量的微裂纹．全层TiAl基合金裂纹的形成、扩展有沿层和穿层两种方式，断裂方式取决于拉伸轴与层片位向之间的相应关系，当拉伸轴和层片位向近似平行时，断裂行为是穿层断裂和沿晶断裂行为，断裂过程的驱动力是拉伸应力，缺口类型只影响裂纹的起裂，而对随后的断裂几乎没有影响．     

全层片组织 TiAl 基合金室温断裂机理的研究

在ＳＥＭ和ＴＥＭ下对Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ合金全层片组织薄板状和薄膜状试样分别进行了动态拉伸，并原位观察了试样中裂纹的形核及扩展过程．发现裂纹遇到内相界面时会发生偏转或裂尖发生钝化；主裂纹主要以使剪切带断裂而与微裂纹相连接的方式扩展并沿曲折路径进行．     

TiAl基合金双态组织试样室温断裂的研究

采用预制缺口试样，测试了Ｔｉ－３３％Ａｌ－３％Ｃｒ－０．５％Ｍｏ（质量分数）合金双态组织材料的室温ＫＩＣ值．使用扫描电子显微镜，研究了薄板状试样内裂纹扩展动态过程；并采用透射电子显微镜，进一步研究了薄膜试样内裂纹扩展动态过程，以及裂纹尖端附近区域上的变形亚结构．试验结果表明，ＴｉＡｌ基合金双态组织试样表现出低的室温断裂韧性，归因于γ相晶粒内容易形成剪切带，造成了γ相晶粒对裂纹扩展表现出低的阻力．     

加载速度对TiAl基合金断裂机理的影响

通过拉伸、拉伸卸载实验及扫描电镜(SEM)断口观察,研究了在位移控制加载方式下,加载速度对具有全层(FL)组织和双态(DP)组织的TiAl基合金断裂机理的影响.实验结果表明:全层组织断裂应力随着加载速度的上升略有上升趋势;加载速度比较慢(如0.007 5 mm/min)时,断口上显示出较多的沿层断裂面及沿晶断裂面.加载速度在7.5 mm/min时,断口呈现出更多河流纹走向的解理断口.双态组织的断裂应力随加载速度的上升而增加,微裂纹面密度随加载速度的增加明显下降;随着加载速度的加快,河流纹断裂形态逐渐变得明显,同时断口形貌变得更加粗糙.     

TiAl基合金断裂情况的研究现状及发展趋势

对TiAl基合金断裂情况的研究现状进行了论述 .从显微结构的控制提高其断裂韧性及其它性能 ,加载率、温度和环境对TiAl基合金的断裂及韧化机理的影响 ,变形和断裂行为 ,韧化机理和断裂机理的研究情况等五个方面对前人的工作进行了分析与比较 ,有助于对TiAl合金的变形与断裂 ,断裂过程及其韧化机理更进一步的理解 .同时进一步提出了TiAl基合金的断裂模型是什么 ,传统的COD法能否合理地测试TiAl合金的断裂韧性 ,用什么方法才能更好地评定此类合金的断裂韧性等需解决的问题 ,并对TiAl基合金发展趋势进行了初步的探讨 .     

TiAl＋Ca合金断裂及变形亚结构研究

运用ＳＥＭ和ＴＥＭ等分析手段研究了ＴｉＡｌ＋Ｃａ三元合金的室温断裂行为和变形亚结构．结果表明，少量Ｃａ的添加可以大幅度提高Ｔｉ－３４％Ａｌ合金的室温力学性能．合金断裂时不再表现为单纯的穿晶解理断裂而在γ单相中出现了河流状的解理纹，断口上还出现较多的撕裂梭；ＴＥＭ分析表明，Ｃａ的添加有助于１／２＜１１０］正常位错的启动；Ｔｉ－３４％Ａｌ－１．０％Ｃａ合金压缩变形时产生大量的位错环，当Ｃａ含量达到２．０％时，在γ相中出现了由于位错分解而产生的层错．     

热预应变对TiAl化合物断裂行为的影响

通过三点弯曲预制裂纹试样的加载 -卸载 -冷却 -断裂 ( LUCF)试验 ,并结合详细的断口观察和裂纹尖端应力、应变的有限元计算 ,研究了热预应变 ( WPS)对接近全γ和全层状α+γ的两种 Ti Al金属间化合物的断裂行为的影响 .结果表明 WPS对两种 Ti Al金属间化合物的起裂韧性有显著改善 ,使层状 Ti Al合金的断裂韧性的临界值和最大值略微变差 .     

TiAl金属间化合物解理断裂行为的研究

通过三点弯曲预裂纹试样在室温（２５ ℃）和 ７００ ℃的断裂试验,对接近 γ和全层状 α＋ γ的两种 Ｔｉ Ａｌ金属间化合物的解理断裂行为进行了研究．经过断口的详细观察和裂纹尖端应力、应变的有限元计算确定解理断裂的临界阶段．结果表明解理断裂是由预制裂纹的直接扩展所引发,由加工硬化决定的裂尖处的正应力是决定性的控制因素．     

Ductile fracture behavior of TA15 titanium alloy at elevated temperatures

To better understand the fracture behavior of TA15 titanium alloy during hot forming, three groups of experiments were conducted to investigate the influence of deformation temperature, strain rate, initial microstructure, and stress triaxiality on the fracture behavior of TA15 titanium alloy. The microstructure and fracture surface of the alloy were observed by scanning electronic microscopy to analyze the potential fracture mechanisms under the experimental deformation conditions. The experimental results indicate that the fracture strain increases with increasing deformation temperature, decreasing strain rate, and decreasing stress triaxiality. Fracture is mainly caused by the nucleation, growth, and coalescence of microvoids because of the breakdown of compatibility requirements at the α/β interface. In the equiaxed microstructure, the fracture strain decreases with decreasing volume fraction of the primary α-phase (α_p) and increasing α/β-interface length. In the bimodal microstructure, the fracture strain is mainly affected by α-lamella width.     

全层TiAl合金架桥韧带的作用研究

通过对直缺口近全层组织的扫描电镜原位拉伸实验以及相应的断裂表面观察,研究了全层铸状TiAl基合金组织两个团厚度拉伸试样的拉伸断裂机理.研究结果表明:新裂纹形核过程中架桥韧带的形成过程实质上降低了裂纹扩展抗力;在架桥韧带撕裂瞬间出现外加应力的增加,实际上是由于裂纹从一沿层开裂向穿层开裂过渡的结果.许多裂纹是表面裂纹,所以显微裂纹屏蔽的作用并不明显.     

钛合金的环保电化学抛光工艺

针对航空用钛合金开发了一种不采用氢氟酸、甲醇、铬酐类等有毒物质的低毒、无刺激、环保型电化学抛光工艺,并采用光学显微镜、原子力显微镜等方法对电化学抛光后的钛合金表面形貌进行研究.该工艺所用溶液由无水乙醇、乳酸、高氯酸和高氯酸钠组成,将Ti-10V-2Fe-3Al钛合金在直流电源恒电流模式下电化学抛光,可以通过改变抛光时间、电流密度和高氯酸浓度等参数控制腐蚀深度.分别在体积分数为5%,10%和15%的三种高氯酸溶液中和在20,25和30 A·dm-2三个电流密度下进行电化学抛光.抛光后的钛合金表面形貌观察结果表明:在高氯酸含量较低(5%)的溶液中以20 A·dm-2电流密度抛光可以取得较理想的效果.     

工艺参数对低铝钛GH600合金显微组织及析出相的影响

利用Gleeble3800热模拟实验机,对低铝钛GH600合金进行热压缩实验;利用金相显微镜研究工艺参数对显微组织演变规律的影响;利用透射电镜及能谱观察分析析出相、位错等微观结构。结果表明:提高变形量可以得到细晶组织,改善合金的使用性能,并且在大变形量下,动态再结晶容易进行,软化效果得到提高,在一定程度上改善合金的加工性能。当变形温度升高时,再结晶比例得到很大的提高,合金动态再结晶体积分数增大,位错密度降低,使加工容易进行。但当变形温度过高时,再结晶组织会出现粗化现象。低铝钛GH600合金的优选热加工工艺参数为:温度1 100~1 150℃,变形量60%。在这种工艺条件下,合金中的再结晶程度最高,再结晶晶粒没有出现粗化现象,并且析出相的成分、尺寸也为理想状态。     

强化固溶对7055铝合金力学性能和断裂行为的影响

残余可溶结晶相颗粒是制约高强度铝合金力学性能的重要因素．作者通过改变固溶热处理条件并结合金相组织观察和断口分析研究了强化固溶对提高7055铝合金力学性能的作用．结果表明采取逐步升温固溶处理可使最终固溶温度超过多相共晶温度而不产生过烧组织,提高残余可溶结晶相的固溶程度和合金力学性能．强化固溶的7055合金的屈服强度和抗拉强度分别达715MPa和750MPa,且延伸率约为10％;微量元素Zr比Cr更有利于提高7055合金的力学性能,且在强化固溶条件下,提高效果更加明显．通过断口分析显示,合金的断裂属晶内韧窝断裂与沿晶断裂的混合断裂;强化固溶后,残余结晶相引起的晶内韧窝断裂减少,沿晶断裂增加     

铸造共晶铝硅合金中析出相对断裂行为的影响

通过对铸造共晶Al-Si合金断口及析出相的分析研究了拉伸过程中基体内析出相的断裂特点.结果发现：拉伸过程中基体内初、共晶硅以穿晶断裂为主,这与颗粒内部存在的结构缺陷有关;直径小于2.0μm的初晶硅能够抑制二次裂纹的扩展.块状富铁相表现出穿晶断裂特点,鱼骨状富铁相中的微裂纹沿一次枝晶轴向生长.富铜相对裂纹扩展具有强烈地偏折作用;以富铁相为核心析出的富铜相能抑制富铁相中微裂纹的形成.提高合金中Cu含量可以降低富铁相的有害作用,改善合金的力学性能.     

韧性断裂机理的理论探讨与基于铝合金薄板韧性断裂准则的修正

对韧性材料的断裂机理进行理论研究.当裂纹尖端附近两个相邻的材料微单元体的破坏面共面或共线时,裂纹可以通过破坏面扩展并传递到相邻的单元;当两个单元体的破坏面与两单元体中心线成一定角度时,两单元体之间将产生相对滑动或旋转,使得两破坏面之间重新共面或共线,从而使得裂纹可以扩展,形成一个连续的裂纹开裂面.基于铝合金6063薄板修正韧性材料的断裂准则,并用简单的平面应力状态下的平板拉伸试验和平面应变状态下的缺口拉伸试验,结合有限元ABAQUS计算求得韧性断裂准则中的材料常数.     

Characterization of tensile fracture in heavily alloyed Al-Si piston alloy

This paper focuses on a typical automotive piston material to characterize its fractographic appearance after tensile rupture. The fracture of this heavily alloyed Al—Si alloy takes place in a brittle manner.The consecutive eutectic zone is found to break by debonding of Si platelets from the Al matrix or by fracturing of Si platelets.The various intermetallic particles break up complicatedly under the stress field of the propagating crack.The fracture tends to pass through or approach to the boundary be...