Study on the Fatigue Fracture of Hi-Lock pins in Ti6A14V Titanium Alloy

在进行Ti6Al4V高锁螺栓疲劳实验的基础上,使用扫描电镜(SEM)对Ti6Al4V高锁螺栓疲劳断口形貌进行疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区形貌的观察,分析高锁螺栓疲劳断口形貌形成的原因,为其结构疲劳安全设计提供科学依据,为今后Ti6Al4V高锁螺栓的国产化提供参考.     

TA6V钛合金疲劳断口形貌及断口分析

在进行TA6V钛合金疲劳小裂纹实验的基础上,使用KYKY2800B型扫描电镜(SEM)对TA6V钛合金疲劳断口形貌进行疲劳源区及其裂纹扩展形状、扩展区、瞬断区形貌的观察,分析TA6V钛合金疲劳断口形貌形成的原因,为其结构疲劳安全设计及可靠性分析提供科学依据,为今后TA6V钛合金在我国的使用提供参考。     

膜片弹簧疲劳断口的微观分析

介绍了膜片弹簧疲劳试验的结果和对疲劳断口进行微观分析得到的疲劳断口形貌，以及由此得出的膜片弹簧疲劳破坏过程的结论。     

Ti6Al4V钛合金在粘着作用影响下微动磨损的微裂特征

采用SRV微动磨损试验机进行Ti6Al4V钛合金与摩擦副GCr15钢的微动磨损试验,通过分析摩擦系数曲线和截面形貌,探讨了Ti6Al4V钛合金在粘着作用影响下微裂纹的成核与扩展,并探讨了微动磨损的主要磨损机理.结果表明:Ti6Al4V钛合金的截面形貌中发现摩擦转化层(tribologically transformed structure,TTS),微裂纹在TTS中形成,裂纹中的疲劳剥落碎片有助于裂纹的开裂,微动磨损机理主要以疲劳脱层为主.     

废弃电路板材料断口的分形表征

为研究废弃电路板的破坏机制,采用扫描电镜对6个典型的废弃电路板材料断口进行形貌分析.电路板外观形貌具有自相似性,表现出分形的特征.基于分形理论和计算机图像处理技术,编制计算材料断口形貌计盒分形维数的MATLAB程序.MATLAB计算程序拟合直线的线性度很好,表明电路板材料断口的分形行为显著.6个断口的分形维数不同,表明它们的复杂程度和粗糙度不同.断口3为集成电路中树脂的断口,材料断裂后有一定的凹凸面,并且有缺陷和微孔,故表面形貌最为复杂,分形维数最大,为1.415.断口 2、断口 5和断口 6外观形貌较规则,分形维数较小.断口1和断口4均为硬塑料断口形貌,有河流状花纹,断口1和断口4的表面粗糙度介于断口3与断口 2、断口 5和断口6之间.通过分形维数的计算可知6个断口纹理的粗糙和复杂程度从大到小依次为断口3,1,4,5,2和6,这与人眼观察到的结果基本一致,也进一步说明电路板及其元器件在破坏后,其断口形貌具有分形的特征.     

喷砂酸蚀对Ti及Ti6Al4V表面形貌及成骨细胞的影响

目的:探讨喷砂酸蚀(SLA)对Ti及Ti6Al4V表面形貌以及成骨细胞增殖和生物活性的影响,为钛及钛合金表面改性处理的研究提供参考.方法:将样品分为Ti(对照组)、Ti(SLA组)、Ti6Al4V(对照组)、Ti6Al4V(SLA组)4组,对照组进行打磨抛光处理,SLA组进行打磨抛光和SLA处理,扫描电子显微镜(SEM)和3D激光共聚焦扫描电镜观察各组样品的表面形貌与粗糙度;ICP电感耦合等离子发射光谱仪检测置于模拟体液(SBF)中的Ti及Ti6Al4V元素析出情况;将成骨细胞接种于各组样品表面,通过SEM观察成骨细胞的伸展状态;MTT实验和AKP实验检测成骨细胞的增殖和分化水平.结果:SLA后的Ti及Ti6Al4V表面形成微米级多孔粗糙结构;Ti及Ti6Al4V置于模拟体液中均有元素Ti析出,Ti6Al4V析出了少量Al和V元素;SLA组细胞增殖量和⊿A值均高于对照组,SLA后的Ti6Al4V组细胞增殖量和⊿A值高于Ti组,均有统计学差异(P0.01).结论:SLA可改善Ti及Ti6Al4V表面形貌形成微米级多孔粗糙结构,从而提高Ti及Ti6Al4V表面成骨细胞的增殖和分化水平,且SLA后的Ti6Al4V更有利于成骨细胞的增殖和分化.     

高速钢冲击断口的研究

用扫描电镜仔细观察分析了19种热处理状态的W6Mo5Gr4V2高速钢冲击试样断口,发现常规处理及DGG处理均为准解理,显示最大的脆性特征;低温淬火及回火处理脆性材料多为准解理与韧窝的混合型断口,显示了脆性材料在一定条件下的延性特征。影响其断口形貌特征的主要工艺因素是奥氏体化温度,相应的组织因素则是基体的性质与状态。     

铁素体球铁和珠光体球铁疲劳断口形貌的研究

借助于扫描电镜,对铁素体球铁、珠光体球铁常温下旋转弯曲疲劳断口进行了大量观察和分析,确认“穿晶疲劳组织特征”是球铁疲劳断口的显著形貌特征;滑移线条是“穿晶疲劳组织特征”的主要细节形态。     

Ti6Al4V脉冲激光焊接头高温力学性能研究

为了研究温度对钛合金薄板脉冲激光焊接头拉伸性能和疲劳性能的影响,采用与母材对比的实验方法,分别测试了不同温度下母材和激光焊接头的拉伸和疲劳性能,并利用扫描电镜对拉伸和疲劳断裂后的试样断口和组织进行观察。结果表明,Ti6Al4V脉冲激光焊接头和母材试样的拉伸强度和疲劳寿命随着温度的升高而降低,300 ℃时母材和接头的抗拉强度分别降低了26.2%和31.6%,疲劳寿命分别降低了83.6%和77.8%;通过对疲劳断裂后的组织观察,发现Ti6Al4V脉冲激光焊接头的疲劳损伤集中于焊缝区域,并且随着温度的升高,Ti6Al4V脉冲激光焊接头和母材试样表面的组织变形程度增大从而导致了疲劳寿命的降低。研究结果对提高钛合金寿命和使用安全性有参考价值。     

迭加压应力的疲劳蠕变交互作用下的断口分析

对在700℃,迭加压力过载峰sp=-196MPa的复杂波形载荷作用下,试样的显微断口形貌进行了分析。由于Sp的作用使得疲劳条纹呈现有规律性的半圆弧形宽间距条纹,借助于它,测得疲劳裂纹扩展速率da/dN与△K的关系服从Paris公式;疲劳裂纹Ⅱ阶段与Ⅰ阶段扩展交替出现的形貌证实了:在大应力条件下,裂纹的扩展并不是长裂纹的延伸,而是短裂纹的“超前开动”及“跃迁式”连接过程。由于Sp的作用,断口上出现了三种不同形貌的“台阶”结构及宽条纹上的“挤入”、“挤出”、“二次裂纹”形貌,证实了疲劳条纹形成的滑移机制及形成上述形貌的晶体学位向关系。裂纹的疲劳蠕变混合形貌反映了高温下交互作用的影响。     

服役经历对7N01铝合金断裂力学性能的影响

材料在服役过程中的可靠性和耐久性是结构安全评估的基础,针对某型高速列车上服役多年的7N01铝合金材料,进行实验室空气环境下断裂力学性能参数测试,并分析服役前后疲劳裂纹扩展行为差异.结果表明:服役经历促使材料的各项断裂力学性能退化,呈规律性下降趋势;服役材料稳态疲劳裂纹扩展阶段da/d N-ΔK关系曲线呈折线现象,分段拟合方法能够精确描述其疲劳裂纹扩展行为.微观形貌的结果显示:服役后7N01铝合金的疲劳裂纹早期扩展区、稳定扩展区和快速断裂区的断裂表面依次为脆性断裂特征、塑性疲劳条带和脆性疲劳条带混合模式及沿晶和穿晶的混合断裂形貌.     

7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口

利用电子显微镜和扫描电镜对7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口进行研究,分析了 7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹的发展过程。结果表明,搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹萌生 于焊核区和热力影响区的交界处并逐渐向热力影响区内部扩展,最终延伸并断裂于热影响区。腐蚀疲劳断 口存在多个裂纹源,裂纹源萌生于腐蚀坑处。腐蚀疲劳裂纹扩展分为低速扩展、稳态扩展和快速亚稳态扩展 3个阶段。在低速扩展阶段,产生了很多点蚀坑。在稳态扩展阶段,腐蚀疲劳具有脆性断裂特征。在快速亚 稳态扩展阶段,循环荷载成为裂纹扩展的主要驱动力而腐蚀作用的影响减弱。腐蚀疲劳裂纹扩展的瞬断区 呈现以脆性断裂为主的断裂特征。     

激光标刻对GH4169合金疲劳性能的影响

激光标刻是航空制造领域中常用的标刻手段,为进一步加强航空工业中标刻工艺使用的规范性,提高飞机整体和关键零部件的可靠性,本文采用激光技术对GH4169合金进行标刻处理,研究了激光标刻后GH4169合金的高周疲劳性能和断裂机理。结果表明,激光标刻中值疲劳寿命为37×103 cyc,与未标刻试样相比,激光标刻处理后疲劳寿命下降了83%。激光标刻处理后,标刻处存在激光重熔层改变应力状态,缺口底端呈尖锐状,应力集中程度较高。与未标刻试样单一裂纹源相比,疲劳萌生区由多个裂纹源共同组成,扩展区初期阶段的疲劳条纹间距变大,多源裂纹在疲劳扩展区汇合后出现台阶状和脊状形态,共同作用下导致激光标刻处理后GH4169合金疲劳寿命大幅降低。     

石墨对球墨铸铁冲击断裂特性的影响

本文用断口金相法分析和讨论了珠光体、铁素体、珠光体—铁素体基的球墨铸铁冲击断裂的裂纹扩展方式、断口形貌特征和石墨在冲击断裂中的行为。在冲击断裂中,石墨不是裂纹源,裂纹多源自石墨球之间的晶界或共晶团界上的杂质聚集处,裂纹通过不断地诱发出新裂纹源,不连续地向前扩展。     

脆性材料斜裂纹断裂与损伤耦合分析

对单向拉伸的斜裂纹,应用西多霍夫损伤模型和断裂力学耦合分析方法,推导出脆性材料斜裂纹损伤区与断裂区的边界方程,确定了脆性材料斜裂纹初始损伤区和断裂区的径向尺寸.提出了裂尖断裂区内径向应变能的概念,并建立了基于此概念上的裂纹扩展准则,即裂尖断裂区内径向最小应变能(RMSE)判据,从而确定了脆性材料斜裂纹在断裂区边界上的开裂角.最后确定了不同裂纹倾角起裂点的坐标.     

应力集中对2024铝合金高周疲劳寿命的影响

研究了2024铝合金常温下的高周疲劳性能,获得了2024铝合金在不同应力状态下的S-N曲线.分析了疲劳试样的断口形貌和裂纹萌生/扩展机理,以及疲劳试样的组织结构与疲劳性能之间的关系.结果表明,疲劳极限随着应力集中系数的增加而降低,当应力集中系数相同时,疲劳极限随着应力比的减小而降低;2024铝合金的疲劳断口以穿晶断裂为主;第二相颗粒起到了阻碍疲劳裂纹扩展的作用,使2024铝合金的高周疲劳强度得到了明显提高.     

显微组织对近α钛合金BT-20疲劳裂纹扩展的影响

通过显微镜及电子背散射衍射试验对近α钛合金BT-20的篮网、双态和魏氏组织微观结构及晶粒尺寸进行测定,并采用拉伸与疲劳裂纹扩展试验进行力学性能以及裂纹扩展研究,讨论微观组织对裂纹扩展速率、路径和断口形貌的影响.结果表明,双态组织的强度和延伸率最好,魏氏组织最差;双态组织的断口为解理断裂,裂纹碰到大尺寸初生α晶粒时发生穿晶失效,形态呈直线状,从而具有较高的扩展速率;篮网和魏氏组织的断口形式为沿相界断裂,裂纹扩展路径在通过α晶粒集束边界时改变方向,路径呈曲线状,扩展速率相对较低,从而具有较好的耐裂纹性能.     

生理盐水浸泡对Ti-6Al-4V钛合金超高周疲劳性能的影响

钛和钛合金可作为医用植入材料,有必要对其耐人体体液的侵蚀性能进行研究。用超声疲劳试验技术研究了室温下生理盐水中浸泡24 h后Ti-6A l-4V钛合金(TC4)的超高周疲劳性能,并与未经浸泡的同种材料的超声疲劳性能进行了对比分析。疲劳试验进行到109循环周次以上。结果显示,实验材料的S-N曲线均呈现缓慢下降趋势,材料不存在常规疲劳中的疲劳极限,经生理盐水浸泡24 h后对实验材料的超高周疲劳寿命无明显影响。用电子扫描电镜观测,实验材料表现为穿晶塑性断裂。     

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.