岩爆岩石断裂机理的电镜分析

为探讨岩爆形成机理,应用扫描电镜对岩爆岩石断口微观形态进行了观察研究．结果表明：岩石解理断裂存在一个明显的主断裂路径,岩爆断裂的微观机制主要是在拉伸、剪切作用下岩石发生低应力脆性断裂;从岩石断裂微观形态研究岩爆岩石断裂,可以更好地揭示岩石断口微观形貌特征、裂纹生核、扩展及断裂方式与岩爆演进过程的联系     

累积叠轧焊硅钢的组织与性能研究

采用累积叠轧焊法制备超细晶硅钢薄板，并对其微观结构、力学性能及断裂方式进行分析。累积叠轧后材料晶粒呈扁平状，抗拉强度显著提高。硅钢断口边缘呈现解理断裂的“河流花样”，心部存在少量的韧窝。     

强激光冲击波作用下Al2O3陶瓷材料的断裂特征

使用激光冲击对Al2O3陶瓷进行了冲击试验,并通过扫描电子显微技术,对陶瓷材料在强激光冲击下的断口形貌进行了分析．发现随激光能量的变化。陶瓷出现不同的断裂特征．在高能量激光冲击下,试样宏观上出现中心裂纹,其微观主要仍以沿晶断裂和穿晶解理所形成的脆性断裂模式为主;但在激光能量降低到一定程度的情况下,脆性陶瓷材料在拉伸波作用下出现锥形断裂,而微观上也出现一定的塑性滑移特征,主要表现为晶界处出现大量的滑移线;在更低能量下陶瓷未出现破裂,硬度分析结果显示具有微观塑性变形强化现象．     

焊接接头跨区试样断裂过程的研究

在系列温度下测定了两种焊接接头跨区(焊缝,热影响区,母材)试样的冲击韧性和COD,进行了断口的宏观与微观的观察分析。实验结果表明,非均质跨区试样的冲击韧性与COD之间不存在一般的相关关系。在本实验条件下,冲击韧性取各区韧性的平均值,而COD取各区韧性的最低值。从两韧性指标的物理意义、试样宏观断裂过程和微观断裂机制方面考察了实验现象产生的原因,发现跨区试样在延性裂纹扩展后高强区一侧对低强区一侧的解理存在屏蔽作用。     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲(3PB)缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.     

灰口铸铁焊缝断口分析

通过灰口铸铁同质电弧冷焊焊缝断口宏观与显微分析,对灰口铸铁焊缝裂纹的形成及扩展机理进行了探讨。结果表明：灰口铸铁焊缝冷裂纹开裂主要以准解理断裂方式进行。     

螺栓球节点中高强度螺栓的超低周疲劳破坏特征

为研究大震下网格结构螺栓球节点的破坏特征及机理,设计了杆件与螺栓球节点组合试件,采用FCS电液伺服结构试验系统对试件进行低周往复加载试验,加载制度为不对成等幅加载,获得了不同幅值加载下试件中高强度螺栓的变形特征。通过对高强螺栓断口的宏、微观分析探讨螺栓球节点中高强度螺栓低周疲劳破坏特征及机理,获得以下结论：随着加载制度中位移幅值增大,螺栓球节点组合试件中高强度螺栓的疲劳寿命减小,断口的疲劳源增加,扩展区面积减小,瞬断区表面不平整性程度提高;在较低位移幅值的加载制度下,螺栓的起裂机理偏向脆性断裂,随着加载制度位移幅值增大高强度螺栓的起裂机理由脆性断裂向准解理断裂转变,螺栓断口的瞬断区呈现偏向韧性断裂的特征。     

金属材料在旋弯载荷下的断裂形貌

本文从裂纹技术的角度出发,对带有环形切口的常用工程金属棒料,在旋弯预荷方式下的裂断断口作了宏观和微观分析,指出断裂过程分为撕裂带、疲劳区、暗灰色的细窄纤维区和瞬态脆断区;断口呈现脆断形貌特征,属于典型的脆性损伤破坏过程。金相分析表明,采用裂纹技术对金属材料的材质没有影响,断口质量满足工程要求。     

压缩螺旋弹簧的断裂分析

通过以观察断口的宏观痕迹，微观形态以及金相组织，并辅以测定表面宏观残余应力，硬度梯度等试验，对一动力机械上的圆柱形压缩螺旋弹簧的断裂原因进行细致的分析。结果表明，此批弹簧断裂是由磨削加工不当在磨剂面下亚表层产生了氢致沿晶开裂带，弹簧服役承载时在正应力的作用下发生了氢滞后脆性断裂，改进磨削了工艺后弹簧脆断现象完全消除。     

凝汽器钛管断裂性质分析

某电厂凝汽器钛管发生断裂,使用光学显微镜、扫描电子显微镜电镜等手段对断口形貌和微观组织进行观察。经对断裂钛管的检验分析,钛管断口微观上可见明显的疲劳辉纹,表明钛管的断裂性质为疲劳断裂。在断口处的外表面存在较为严重的碰磨痕迹,而钛管本身壁厚较薄,在碰磨处易产生应力集中,导致裂纹萌生。凝汽器运行过程中,在变工况蒸汽冲击振动作用下,裂纹发生疲劳扩展,最终导致断裂失效。     

压电陶瓷材料显微结构的扫描电镜研究

对陶瓷材料进行的显微电镜断口分析表明：压电陶瓷材料断裂方式主要是溜晶断裂和解理断裂或是两的混合，且溜晶断裂优于解理断裂；应用Sol-Gel方法制备的陶瓷材料其显微结构好，宏观性能优越。     

c-Mn钢和焊缝金属韧性数据分散的原因

通过同一温度下的多试样COD和Charpy V 韧性试验,结合宏观微观力学参数测量、断口及金相观察和微观断裂过程分析,对C-Mn钢及其焊缝金属韧性数据分散的本质原因进行了研究。发现分散的本质原因是组织中可作为起裂源的薄弱组织相对于裂纹或缺口前端的位置以及薄弱组织的解理强度σ_f,其中前者是主要原因。有薄弱组织存在的多层焊缝不均匀组织的韧性数据分散度大于组织较为均匀的母材。试样几何尺寸、切口位置和实验温度的不同是引起韧性数据分散的宏观因素。     

SnBi/Cu焊接接头的剪切性能及界面微观组织分析

通过对断口形貌和界面微观组织的观察分析,研究了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的剪切断裂机理.结果表明:3种Sn-Bi/Cu焊接接头均在弹性变形阶段断裂,并且均沿Sn-Bi焊料/Cu基板界面处断裂.孔洞降低了3种Sn-Bi/Cu焊接接头的有效连接面积,从而降低了其剪切强度.根据3种Sn-Bi/Cu焊接接头断口形貌,Sn59.9Bi40Cu 0.1/Cu和Sn57.9Bi40Zn2Cu 0.1/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理、沿晶脆性断裂和韧窝的混合型断裂,而Sn42Bi58/Cu焊接接头剪切断裂机制属于准解理断裂.微观组织分析显示,3种焊料合金焊接接头界面处的金属间化合物层均为连续的Cu₆Sn₅相.     

保载条件下的第一类疲劳蠕变断裂特征图——疲劳蠕变交互作用研究之三

本文在大型熔铸涡轮疲劳蠕变第一类断裂特征图基础上,进一步研究最大应力保载对疲劳蠕变断裂行为影响及在保载条件下的第一类断裂特征图,实验结果表明断裂周次随交变应力与平均应力变化呈现与无保载相同的,“反C”型规律。与无保载相比,保载显著地降低断裂周次,使断裂曲线向低寿命区移动。保载增大蠕变作用,使疲劳机构转变成蠕变机构,扩大蠕变为主的C区,缩小疲劳为主的F区,以至于保载足够长的时间,疲劳机构消失。在断裂机构理论分析与断口观察以及宏观寿命规律基础上建立在保载条件下的第一类断裂特征图,该图提供了保载下的宏观与微观资料。本文还讨论了保载时间对断裂时间影响的规律,以至竞争模与积累模型在保载条件下的适用性。     

铁素体和珠光体含量影响变形过程的原位研究

在扫描电镜下原位观察了两种钢的拉伸变形过程,两种钢分别为以铁素体为主、含少量珠光体的纯净高强钢和以珠光体为主、含少量先共析铁素体的车轮钢.纯净钢拉伸时,不论试样厚度满足平面应变与否,均以铁素体的滑移变形为主,并最终导致韧性开裂,裂纹连续扩展,少量的珠光体对整个变形断裂过程几乎没有影响;断口呈现韧窝状.对于车轮钢,当试样厚度很薄不满足平面应变条件时,尽管先共析铁素体很少,拉伸时,仍以先共析铁素体的变形为先导过程,并在先共析铁素体与珠光体的界面处优先开裂,成为不连续微裂纹,断口呈现韧窝和准解理两种混合特征;当试样厚度满足平面应变条件时,则以珠光体中渗碳体片层的脆性开裂为主,断口呈现准解理特征.     

焊缝缺口试样解理断裂统计分析和断裂模型

通过大量４ＰＢ试样解理断裂力学和断口参数的统计，发现在缺口前端发生于峰值应力左侧的断裂几率大于右侧，并且随温度的降低发生于左侧的几率增加，解理起裂在离开缺口根部的一个最小距离处才能发生，在某一距离范围内断裂几率最大。通过对上述现象的分析提出缺口试样的解理断裂须满足两个条件，即缺口根部的塑性应变ε＿ｐ大于材料中薄弱环节的起裂塑性应变ε＿（ｐｃ），使解理微裂纹形核；最大正应力σ＿（ｙｙ）大于薄弱环节的解理强度σ＿ｆ，使微裂纹扩展。缺口试样的解理断裂有起裂控制的情形，基于新的断裂物理模型，分析了对起裂点位置的统计结果，以及材料微观断裂力学参数对断裂行为的影响。     

解理断裂微观准则的研究

对三点弯曲预裂纹试样断口形貌、裂尖附近微孔及残留裂纹进行了观察,并用有限元方法计算了裂尖应力应变场。结果表明,解理点距裂尖存在一个最小距离,在此距离内三轴应力度过低,仅能形成微孔而不能形成解理微裂纹,RKR模型中表述的特征距离并不存在。最小韧性取决于在最小距离上满足解理所需的最小载荷。解理的临界事件是由启裂的第二相尺寸的微裂纹向周围基体的扩展。韧性值的分散和脆性粒子在裂央前的随机分布及微观解理断裂应力的波动有关。     

钢中近界面微区的形变与断裂Ⅰ-夹杂物与基体界面近区的形变与断裂

采用增量拉伸、表面复型及剖面金相技术，结合断口分析，揭示夹杂物与基体从相容形变残留内应力到不相容形变而发生夹杂物或其与基体界面断裂成孔洞，孔洞近邻基体局部形变断裂与孔洞长大聚合及最终断裂的微观过程．根据夹杂物特性，结合界面微观力学分析，闸明夹杂物近界面的形变断裂与钢宏观断裂的机理及夹杂物与钢力学性能关系．     

压缩机叶轮断裂分析

对103-JHP压缩机叶轮断裂事故进行了宏观断口,裂纹分布,微观断口及组织性能的研究,并用故障树方法进行了断裂过程和断裂原因的分析。结果表明:由于过大的轴向应力使一级叶轮轮盖偏磨,产生附加疲劳载荷,使轮盖先掉,轮盘断裂,引起事故发生。故障树分析把断裂过程和断裂原因结合起来,对失效分析有一定的参考价值。     

45Cr钢多次冲击断口的电子显微分析

对45Cr钢多次冲击断口进行了电子显微断口分析,结果表明多次冲击断口和一般疲劳断口相似,但有更多的低周疲劳特征.例如韧窝,准解理,晶间断,二次裂纹及轮胎压痕等.在强度塑性的合理配合下,疲劳条纹的宽度最小,比例最大,韧窝准解理等静断特征的比例最少.