TC11钛合金4种典型组织静态力学性能对比研究

采用4种热处理工艺制备了等轴、双态、网篮、固溶时效4种不同组织的TC11钛合金棒材,并采用MTS万能材料试验机测试其室温准静态拉伸性能,研究了不同的热处理制度对其微观结构和力学性能的影响.结果表明:不同的热处理工艺,将得到不同的微观组织,在不同的显微组织结构中,等轴(球状)初生α相和β转变组织的含量以及β转变组织中次生α相的形貌明显不同;4种不同组织形貌的TC11钛合金的静态力学性能有显著的差异,在4个组织中,固溶时效组织和双态组织强度较高,但塑性却较差,等轴组织和网篮组织塑性较好,但强度则较低.     

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.     

化学配比对TiAl有序合金微观组织和变形特性的影响

本研究用三点弯曲实验测定了铝含量为43at·％～56at·％的Ti-Al二元合金的力学性能;利用光学显微镜、X射线衍射仪和透射电子显微镜研究了不同成分合金的微观组织和变形亚结构。实验结果表明:根据不同成分合金的微观组织可将其分成三类,即:γ-TiAl单相组织(52at·％～56at·％Al);双态组织(46at·％～50at·％Al)和全片层结构晶粒组织(43at·％～46at·％Al),其中以具有细晶双态组织的合金具有较好的塑性变形能力。本文从微观组织结构和变形位错组态的变化,探讨了合金成分对TiAl基有序合金塑性变形的影响机制。     

铸造高铌TiAl合金双态组织转变过程

通过对Ti-46Al-8Nb-2Mn-0.2B合金的铸态组织和经过a γ双相区热处理后的组织进行光学和扫描电镜进行观察,发现原始铸态组织的γ相偏析处不是片层的晶界,而是片层穿越的区域.由于γ相偏析区域的Al含量比片层基体高,因此阻碍了后续回火过程中该偏析部位片层的分解.通过先得到近γ组织,然后经过a γ双相区保温,最终得到晶粒为40μm的双态组织;但组织中有少量的β相没有得到消除.     

双辊铸轧奥氏体不锈薄带显微组织分析

对在异径双辊铸轧机上进行铸轧实验所得不锈钢薄带进行了显微组织分析·结果表明,铸轧不锈钢薄带的组织与常规铸造相比有很大不同,晶粒组织得到显著细化,组织形态和分布均有异于常规铸造组织·但是从其组织分布特征及奥氏体和铁素体的质量分数来看,铸轧薄带的组织与焊缝中的铸态组织相比有极大的相似性,这是由于其熔池的热力学特点的相似性决定的,因而可以用分析焊缝中组织特征的一些方法来分析铸轧薄带的组织特征     

高能碰撞末态粒子相空间分形特性与HURST 指数的研究

讨论了高能碰撞末态粒子相空间可能存在双Hurst指数或多Hurst指数现象问题, 给出了末态粒子三维相空间分形特性的一般性判据. 用已有的实验数据的结果对其正确性进行了验证. 利用不同的MC模拟产生器产生不同质心能量下的模拟数据, 进行了分析和检验.     

Fock态腔场与Bell态原子相互作用过程中光场的量子特性

采用时间演化算符和数值计算方法,研究了Fock态腔场与2个全同二能级Bell态原子在偶极共振相互作用过程中光场二阶相干和光场压缩的时间演化特性。结果表明:当2个原子初始处于不同的Bell态时,系统光场二阶相干和光场压缩的时间演化特性不同,根据这些特征,可以部分甄别双原子Bell态。     

双相钢冷拔钢丝的自然时效

研究了09Mn2Si热轧态双相钢冷拔钢丝经6个月自然时效后的力学性能和显微组织的变化。结果发现,无论是冷拔态钢丝还是冷拔-回复态钢丝,均呈现明显的自然时效现象。冷拔态钢丝经6个月自然时效后,强度提高而塑性降低。但是,对于冷拔-回复态钢,不仅强度提高,而且塑性也有明显改善。用透射电镜对钢丝金属薄膜进行了组织观察,并对两种不同的自然时效特性进行了讨论。     

不同钢丝堆积态下悬索桥主缆除湿性能

主缆除湿系统是悬索桥主缆在设计过程中的重要环节,直接影响主缆在工作中的服役寿命.针对主缆实际形貌特点,基于计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)数值计算方法,系统研究了主缆内不同钢丝堆积态对主缆内部空气流动特性的影响,并通过南沙大桥(虎门二桥)实桥试验对数值计算结果进行验证.结果表明:通过数值模拟得到均一态的压降和试验实测压降的相对误差低于5％,表明所建立模型的准确性.松散态结构的存在会有效改变缆内横截面上的速度分布,在0.03倍直径处双堆积态下各个孔隙率下的速度增加率达到最大值,相较于单一堆积态缆内速度增加了12.9％;松散态堆积结构的松散程度对缆内的湍动能影响不明显,但是相比均一态堆积结构,双态堆积结构会使缆内的湍流变化更剧烈,湍动能峰值更大;不同孔隙率对于缆内内部的压降分布的影响不明显,相对于均一态在孔隙率为21.5时的双堆积态下最大压降仅减小了26 Pa.     

对模压缩算符和双模压缩态的新形式表示及其性质

在质心坐标系下引入了双粒子坐标本征态和动量本征态，得到双模压缩算符和双模压缩态在坐标表象和动量表象中的新形式表示，证明了双模压缩态也是准粒子空间的双模相干态，它可以对应两类不同的位移宗量，导出了双模压缩态与质心系下坐标本征态和动量本征态之间的转换关系，并讨论了双模压缩态的若干性质。     

Influence of ECAP on the fatigue behavior of age-hardenable 2xxx aluminum alloy

The fatigue behavior under load control and the mechanical properties of commercial 2011 aluminum as an age-hardenable Al alloy was studied. To estimate the effects of the equal channel angular pressing (ECAP) process, solution heat treatments, and aging on the fatigue life, tests were conducted at four different stages:furnace cooling; furnace cooling plus one ECAP pass; solid solution heat treatment, quenching, one ECAP pass plus aging at peak age level; and the T6 condition. Only one pass was possible at room temperature because of the high strength of the material. The fracture surface morphology and microstructure after fatigue were evaluated by scanning electron microscopy (SEM). The experimental results revealed that the optimum fatigue life under load control, the tensile strength, and the Vickers hardness of the material were interdependent. The optimum fatigue life under load control was achieved by increasing the tensile strength and hardness of the material.     

中-低温循环对2A14铝合金力学及疲劳性能的影响

国内对航天用2A14铝合金在中-低温循环条件下力学及疲劳性能的变化规律研究不足,为掌握该材料在上述工况下的力学表现及疲劳损伤情况,对2A14铝合金开展了室温—低温（-196 ℃×4 h）—室温,室温—中温（150 ℃/180 ℃×0.5 h）—室温两种工况循环条件下的力学、疲劳性能及组织变化规律研究。结果表明,在上述两种工况下循环5次,2A14铝合金的晶粒尺寸、粗大相形貌及分布均无显著变化,仍保持高强度及良好的塑韧性;随着应力幅值的降低,2A14铝合金的疲劳寿命逐渐延长;应力比为-1时,2A14铝合金的疲劳极限为150～175 MPa,上述两种工况下循环5次,不会改变2A14铝合金的韧性断裂机制。     

压力容器用钢的低周疲劳行为与常规机械性能的关系

本文从疲劳应变能的角度推导出了应变-寿命关系式。通过测定常规机械性能,就可预测材料在不同应变幅下的低周疲劳寿命;讨论了低周疲劳抗力与常规机械性能之间的关系,指出了材料本身对低周疲劳行为的主要影响因素;提出了选择抗低周疲劳材料的基本原则。     

考虑层间接触状态的沥青路面力学性能分析

为研究不同层间接触状态的沥青路面力学性能,借助ABAQUS构建路面三维有限元模型分析了路面温度场下不同的层间接触状态对路面力学性能的影响,并建立了考虑层间接触状态的疲劳性能预估模型。研究表明：当深度路面在0.68 m以上,路面温度与深度呈三次多项式关系、路面深度在0.1 m以上时路面温度与外界环境气温呈二次多项式关系;层间接触状态对沥青路面拉应力影响最大、剪应力次之、对竖向变形影响最小,低速、重载的车辆能使路面最大拉应力、最大剪应力、最大竖向位移分别增大90.0%、70.0%、63.2%;与完全连续状态相比,随着层间接触状态的劣化,沥青路面的疲劳寿命最大降低了75.6%。可见为延长路面的使用寿命,施工时应连续铺装压实,严格控制层间粘结质量。     

固溶处理对2E12铝合金组织及疲劳断裂行为的影响

通过对2E12铝合金进行493 ℃/20 min和503℃/20 min固溶处理,研究固溶处理对2E12合金室温拉伸及疲劳性能的影响.采用X线衍射分析、扫描电镜和金相分析对合金组织及疲劳断口进行观察.研究结果表明:提高固溶处理温度对合金拉伸性能影响不大,但可明显减少合金中残留相(Al2Cu,A12CuMg)的含量;经503 ℃/20 min处理后合金的拉伸强度较经493℃/20 min处理后合金的拉伸强度略有提高,但其疲劳寿命延长约20％;合金中残留相在疲劳过程中容易开裂形成微小二次裂纹,在主裂纹扩展过程中起到桥接作用,从而加速疲劳裂纹扩展,降低合金疲劳性能.     

橡胶沥青混合料的疲劳性能

参考美国AASHTO TP8标准要求,根据中国沥青混合料的成型现状,采用MTS(material test system)控制加载,选择改进的三分点加载小梁弯曲疲劳试验评价了亚利桑那州体系下的橡胶沥青混合料的疲劳性能.试验结果表明:橡胶沥青混合料的疲劳寿命与应变水平有着很好的线性关系;使用了间断级配和高沥青用量的橡胶沥青混合料的疲劳性能明显好于一般AC-13级配下的SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)改性沥青混合料和基质沥青混合料;橡胶沥青混合料优异的疲劳性能与高温稳定性与沥青及特殊的级配有密切关系.     

水-温作用下沥青混合料疲劳性能分析

针对我国南方湿热多雨的气候条件,采用冻融循环的试验方法模拟湿热地区沥青混合料的水-温作用,通过CRT-NUl4气动伺服沥青材料试验机对高速公路沥青路面下面层常用AC-25沥青混合料进行间接拉伸疲劳试验,得到不同水-温条件下的疲劳曲线和疲劳方程,并从疲劳寿命、力学性能、疲劳特征参数和疲劳破坏特征4个方面分析水-温作用下沥青混合料的疲劳规律.研究结果表明:不同水-温条件下沥青混合料的应力与疲劳寿命在双对数坐标中均呈良好的线性关系,可为沥青路面疲劳寿命预估提供依据;水作用和温度升高对沥青混凝土的疲劳寿命和力学性能影响显著,可使混合料的抗疲劳特性大幅衰减;水-温作用下试件疲劳破坏表现为剪切和劈裂联合作用形式,证明用冻融循环处理条件模拟沥青混凝土处于水-温作用的合理性.     

疲劳裂纹的搅拌摩擦焊维修效果分析

飞机结构疲劳裂纹严重影响了飞机的安全性,为评估搅拌摩擦焊维修疲劳裂纹的效果,设计规划了壁板结构含裂纹损伤的静力、疲劳维修试验件以及相应的对比试验件,进行了标准的静力、疲劳以及裂纹扩展试验,并对试验结果进行概率分析,给出了搅拌摩擦焊维修后的静力承载性能恢复程度以及不同存活率下的裂纹扩展速率公式。结果表明,搅拌摩擦焊维修后力学性能优良,可以有效地延长结构的使用寿命,为工程应用提供技术参考。     

基于修正Lv模型的低周疲劳寿命预估方法

当材料力学特性不同时,疲劳损伤程度受平均应力的影响不同,于是对Lv模型进行改进.首先,利用材料力学特性系数修正Walker指数,将修正后的指数引入Lv模型.同时,考虑正应变对疲劳寿命造成的影响,修正最大应力.其次,基于M-H模型对材料塑性部分的改进,修正Lv模型塑性变形部分.此外,因为2倍Walker指数对材料特性不敏感,所以引入敏感系数来提高材料受平均应力影响时的反应程度.最后,基于4种航空材料TA11、GH909、FGH96及GH4133合金的低周疲劳试验数据,对SWT模型、M-H模型、Lv模型及改进Lv模型的预估结果进行对比分析.结果表明,相比于其他3种模型,改进Lv模型预测结果具有较好的分散性,在预估精度和适用性等方面均具有较大优势.     

高温复杂疲劳工况下10%Cr钢寿命特性

汽轮机转子等高温零部件在工作环境下经常受到高低周复合疲劳载荷,高低周疲劳交互作用时,机组寿命会大幅下降。为评价高温复杂疲劳工况下转子钢的寿命特性,分别进行了低周疲劳实验、高周疲劳实验及高低周复合疲劳实验,并分析了各实验工况下的寿命特性。通过对应变与寿命的关系进行分析,发现高低周复合疲劳应变幅比与寿命比在双对数坐标下呈幂函数关系,并以此提出一种研究高低周复合疲劳寿命的新方法。