高周疲劳钢表面微观塑性变形行为双循环特性

通过对高周疲劳过程中退火４５＃钢、正火４５＃钢及１６Ｍｎ钢光滑试样的表面维氏显微硬度测试，研究了不同控制应力水平下试样表面显微硬度随循环周次的变化关系．基于硬度的物理意义，初步探讨了高周疲劳过程中材料的循环微观塑性变形行为及其循环硬（软）化特征．     

利用压痕硬度研究疲劳中材料表现塑性行为

应用显微硬度计测定了低周疲劳中正火４５＾＃钢光滑试样的表面维氏显微硬度变化规律。随循环进行，硬度均值呈现初期减少，逐渐增大及后期再次减小３个阶段，硬度方差在整个寿命域内呈现出料大离散特征。     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8％.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

激光冲击强化对熔覆后TC4钛合金性能的提高

对TC4钛合金的熔覆试样进行激光冲击强化试验,比较了激光冲击强化前后试样的显微硬度、表面残余应力、显微组织和疲劳性能.TC4钛合金熔覆后,修复区表面残余拉应力为225 MPa,激光冲击强化消除了熔覆产生的拉应力,产生了449 MPa的残余压应力,在基体残留的压应力高达672 MPa;激光冲击强化后,修复区硬度由强化前的333 HV提高到381 HV.TEM显示:3次冲击后,在TC4材料表面形成了纳米晶层.对强化前后的激光熔覆试样进行高周疲劳试验,结果表明:激光冲击强化提高熔覆后钛合金疲劳强度达15.8%.经分析,冲击后细化晶粒和残余压应力对高周疲劳性能的提高起到了关键作用.     

16 MnR钢超高周疲劳性能实验

用超声振动疲劳技术研究了16MnR钢的高周与超高周疲劳性能。实验在室温下进行,应力比R=-1,频率20kHz,采用狗骨形试样。试验获得了16MnR钢在10^5～10^9范围内的疲劳寿命曲线（S-N曲线）,结果发现曲线呈缓慢下降趋势,在10^7周次以后,试样仍未发生疲劳破坏,不存在传统意义上的疲劳极限。用电子扫描电镜对16MnR的高周和超高周疲劳断口进行了微观观测,结果发现,疲劳裂纹萌生于试样表面,未观察到含铁材料通常在超高周实验中出现的“鱼眼”现象。     

材料疲劳性能变化规律与剩余寿命预测

研究了４５号钢材料在疲劳过程中其机械性能的变化规律，探讨了以显微硬度作为材料疲劳损伤检测参量，以及实现零件剩余寿命预测的可行性。     

用正电子探测热疲劳模具钢中的缺陷变化

用正电子寿命方法研究３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ模具钢的热疲劳。通过对不同循环次数的热疲劳样品的正电子寿命谱和表面显微硬度的测量，发现表面显微硬度ＨＶ和平均正电子寿命τ随疲劳循环次数Ｎ的变化呈现出类周期振荡特征。讨论了正电子寿命变化所反映出的材料中的缺陷变化，进而初步分析了热疲劳的微观机制。     

低碳钢经疲劳循环后表面的显微形貌特征与损伤的关联

为研究低碳钢在经历不同预循环表面损伤与材料疲劳性能的相关性,对HRB335钢光滑试样进行了0. 005应变幅下经历不同循环数N/Nf(33. 3%～75%)后的大变形单轴拉伸试验。之后用超景深三维显微镜获取试样颈部区域的表面形貌显微图像,并使用图像灰度直方图、灰度共生矩阵及二值图方法对图像进行特征分析。探讨经历疲劳循环再拉断试样的颈部区域表面显微形貌的不同特征与疲劳损伤的相关性,发现用灰度共生矩阵法和二值图法提取的特征参数能描述循环耗损寿命与循环数的定量关系。     

激光表面合金化齿轮接触强度研究

以齿轮为研究对象，用辊子模拟方法，对４５＾＃钢制试件进行激光表面铬合金化，然后与４０Ｃｒ钢调质试件和４０Ｃｒ钢高频淬火试进行接触强度对比试验。结果表明：４５＾＃钢试件经铬合金化后，其接触疲劳寿命比４０Ｃｒ钢调质试提高１１．７７倍，而与４０Ｃｒ钢高频淬火试的接触疲劳寿命相当。用扫描电研究分析其显微结构及提高接触强度的机理。     

CO_2激光辐照强化钢表面的机理

利用连续多模输出的圆形CO_2 激光束对钢进行连续、大面积辐照表面强化处理,得到了厚度均匀的表面层硬化带。它与未经激光处理的钢表面层相比,显微组织发生了明显的改变,晶粒显著细化,硬度大幅度提高,缺陷密度剧增。进行对比疲劳试验的结果表明,经激光处理的试样,其疲劳区内移,疲劳寿命大大提高。     

45钢复杂应力状态下低周疲劳损伤准则

以单轴载荷条件下带有沟槽的轴对称试样作为基本模型，研究复杂应力状态下低周疲劳的损伤特性，对稳定循环阶段和非稳定循环阶段的损伤提出了不同的损伤定义，定义了局部有效应力损伤概念，并以此建立复杂应力状态下一种新的累积损伤准则，对４５钢低周疲劳损伤进行了分析。     

滚压对碳钢微动磨损性能的影响

为了提高碳钢的微动磨损特性,采用不同参数的滚压工艺对45号钢试样进行表面处理,通过表面形貌测量仪、维氏显微硬度计和扫描电镜(SEM)考察在不同参数下,滚压工艺对钢的表面粗糙度、显微硬度、硬化层的厚度等的影响,然后在SRV IV摩擦磨损试验机上对比研究各工艺处理试样的微动磨损特性。研究结果表明:滚压工艺使试样表面形成一定厚度的硬化层,可以降低试样表面的粗糙度,提高表层显微硬度;滚压工艺使试样的磨损量和摩擦因数显著减小;未处理试样的磨损形式主要为黏着磨损和疲劳磨损,滚压后试样以磨粒磨损为主,并伴随轻微的疲劳剥落;不同的滚压参数对45号钢表面性能和微动性能影响较大,滚压工艺使45号钢试样的抗微动磨损性能更加优异。     

3Cr_2W_8V钢的热疲劳及其热疲劳硬化和软化

用扫描电镜及显微硬度计分别对热疲劳试样的热疲劳裂纹的萌生及扩展进行精心观察，及裂纹尖端前沿显微硬度分布进行细致的测量，在试验基础上提出了热疲劳裂纹的萌生、扩展以及裂纹尖端前沿热疲劳硬化、软化的机理．     

不同重熔处理对钴基粉末合金热喷涂件疲劳强度及寿命的影响

对以35#钢为基体、以钴基自熔性粉末合金为喷涂材科的试样进行3种不同方式的重熔处理,通过弯扭疲劳试验对不同重熔方式下的试样进行疲劳性能研究,用扫描电子显微镜对不同重熔试样的显微组织进行观察,测定各试样的表面硬度.发现经不同重熔处理后涂层材料在界面的扩散程度不同、界面结合强度不同,从而使其疲劳性能明显不同.说明热喷涂构件...     

吊钩用StE-X钢的组织及高周疲劳性能

吊钩是起重机械的直接承载部件,疲劳寿命直接影响其使用寿命,因此疲劳性能成为吊钩用钢的关键性能指标之一。本文以StE-X钢为研究对象,由热轧圆钢经淬火(油淬)处理后,通过高周疲劳实验、组织观察、断口分析等对实验钢的疲劳性能和微观组织进行了分析。根据疲劳极限小样本评估方法,拟合得到StE-X钢的疲劳极限为360.4 MPa,疲劳断裂为表面萌生裂纹机制,疲劳断口分析证实了引起试样疲劳断裂的主要原因是组织不均匀及组织内部夹杂、疏松。     

下贝氏体球墨铸铁的接触疲劳

研究了经５５３Ｋ等温淬火获得的下贝氏体球墨铸铁的接触疲劳性能，并与高频淬火的４５钢试样进行了对比。由于两种材料的杨氏弹性模量不同，在比较它们的接触疲劳性能时，采用载荷—寿命曲线较之采用应力—寿命曲线更为合理。结果表明下贝氏体球墨铸铁的接触疲劳极限比高额淬火的４５钢高出９．６％。在研究下贝氏体球墨铸铁的磨损形貌时，发现了球状磨屑。认为这是由于在接触疲劳试验过程中有局部熔化现象发生之故。     

30CrMo的疲劳实验研究

超声加速疲劳实验是共振式的加速疲劳实验,试样需要满足和系统共振的条件.疲劳实验用试样通过设计获得,狗骨形试样是常用的超声疲劳试样.用超声加速疲劳技术研究了30CrMo的超声疲劳性能.试验获得了30CrMo的S-N曲线,疲劳寿命曲线呈现缓慢下降的趋势.对30CrMo的高周和超高周疲劳断口进行了电镜扫描实验,结果发现,断口疲劳裂纹都起源于试样表面或次表面,呈现出裂纹表面萌生机制和典型的裂纹放射状扩展方式.     

焊接对热轧H型钢高应变低周疲劳行为的影响

对热轧H型钢热轧和焊接后的高应变低周疲劳循环应力响应曲线、循环应力应变关系和应变寿命关系进行了分析,通过Coffin-Manson公式得到疲劳寿命计算公式,计算出Nf=100周时的循环韧度值σa·Δεt。结果表明,H型钢焊接试样的循环韧度比热轧试样的循环韧度降低38%。热轧试样表现出明显的循环稳定特性,焊接试样表现出循环软化直接断裂的应力响应特征。焊接试样的断口扫描电镜观察发现,疲劳裂纹在焊接接头的粗晶区表面处萌生,断口瞬断区具有明显的韧窝特征,表明材料焊接后保持较高的韧性。     

10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性

采用圆形横截面光滑试样,通过轴向不同应变幅控制的低周疲劳试验,研究了10CrNiMo高强钢的低周疲劳特性,包括循环应力-应变行为、应变-寿命特点、循环应力响应及其力学滞后现象,给出了相应的疲劳参数、循环软硬化特性及应变滞后规律.对裂纹扩展方向及试样疲劳断口的观察表明:裂纹扩展面与轴向力呈现多角度关系,裂纹萌生于试样表面,沿断口周边分布,且具有多源性;疲劳裂纹主要以锐化--钝化机制扩展.     

自安装井口平台外输海底管道疲劳拉伸磁记忆性能研究

为研究自安装井口平台外输海底管道在地磁激励下疲劳拉伸过程中X80钢表面磁场信号变化规律，使用MTS810 250疲劳拉伸试验机对X80钢的拉伸试样进行了不同载荷下的疲劳拉伸试验。实验过程中借助磁记忆传感器对拉伸试样表面的磁记忆信号变化进行监测，借助手持显微镜观察疲劳过程中试样疲劳破坏情况，借助扫描电镜对断裂后的断口进行分析。结果表明：磁记忆对拉伸疲劳损伤敏感，并归纳提出了以切向信号极值、切向梯度信号极值的连线斜率为特征值的X80钢拉伸疲劳损伤敏感的磁记忆检测参数体系，为磁记忆检测方法的现场应用奠定了基础。