TZ20钛合金的疲劳行为及其机制研究

金属及合金的疲劳性能和疲劳行为是影响其长期安全服役的一个重要的因素。本文主要研究了锻造态和退火态Ti-20Zr-6.5Al-4V(简称TZ20)的疲劳行为和疲劳机制。XRD结果表明,锻造态和退火态两种状态的TZ20合金均由α相和β相组成。微观组织分析表明,虽然两种状态下该合金都呈现出典型的网篮组织特征,但是其各相含量及其晶粒尺寸有较大的区别。疲劳实验结果表明,锻造态和退火态合金的条件疲劳极限σ0.1(107)分别为623 MPa和572 MPa。疲劳断口分析表明,锻造试样疲劳断口具有多个疲劳裂纹源,而退火试样的疲劳断口只有一个疲劳裂纹源。     

铸造方法对健身器材用镁合金的组织及疲劳性能的影响

分别采用常规铸造和增压型差压铸造法制备了健身运动器材用AZ91-0.15Y镁合金,并进行了化学成分、物相组成、显微组织和疲劳性能的测试与对比分析。结果表明:与常规铸造相比,增压型差压铸造明显细化了该合金的显微组织,提高了合金的疲劳性能;常规铸锭疲劳断口为脆性断裂,增压型差压铸锭的疲劳断口为解理断裂和韧性断裂的混合,说明后者的韧性更好。     

淬火温度对Ti2AlNb基钛铝合金组织和热疲劳寿命的影响

研究了淬火温度对Ti-22Al-27Nb粉末烧结合金的组织和热疲劳寿命的影响，结果表明，在试验条件下，热疲劳寿命与O相的形态有关；1100℃热处理状态下的合金，O相最为细小，热疲劳寿命最长。     

微合金化等对铜基弹性合金疲劳性能的影响

较系统地研究了微合金化元素与形变热处理工艺对铜基合金疲劳性能的影响。结果表明，铜基弹性合金通过多元少量微合金化与形变热处理工艺相配合，能显著提高材料的疲劳性能。获得的微双相组织细小均匀，该组织具有明显的抗裂纹扩展能力，使材料疲劳寿命有较大的提高。     

微合金化等对铜基弹性合金疲劳性能的影响

较系统地研究了微合金化元素与形变热处理工艺对铜基合金疲劳性能的影响．结果表明：铜基弹性合金通过多元少量微合金化与形变热处理工艺相配合，能显著提高材料的疲劳性能．获得的微双相组织细小均匀，该组织具有明显的抗裂纹扩展能力，使材料疲劳寿命有较大的提高．     

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.     

时效状态对7020铝合金疲劳性能的影响

研究不同时效状态下7020铝合金的疲劳强度及疲劳裂纹扩展性能,并分别利用透射电镜和扫描电镜对合金的显微组织及疲劳断口进行观察分析。研究结果表明:欠时效、峰时效和过时效3种时效态合金在循环数为107次时的条件疲劳极限分别为131,114和127 MPa;欠时效合金具有最低的疲劳裂纹扩展速率,峰时效合金的疲劳裂纹扩展速率最高;随着时效程度加大,过时效合金的疲劳裂纹扩展性能有所改善;欠时效合金中可切过的GP区增加位错滑移的可逆性并促进裂纹的偏折,而峰时效合金中主要为η'相,不可切过的η'相以及较大的晶内和晶界无析出带(PFZ)之间的强度差导致疲劳裂纹容易萌生和扩展;过时效合金晶内晶界强度差减小以及相关的裂纹闭合机制使其疲劳性能得到改善。     

轧辊用合金白口铸铁显微组织对热疲劳抗力的影响

研究了轧辊用合金白口铸铁的几种材质中不同碳化物形态和不同基体组织对热疲劳抗力的影响,找出了热疲劳裂纹的主要萌生源地和扩展通道,确认了在碳化物和基体中M23C6和奥氏体的热疲劳抗力最佳。     

门槛区疲劳性能与材料微结构损伤

本文提出的某种材料微结构疲劳损伤模型对材料显微组织对门槛区疲劳性能影响进行了分析和讨论,从而解释了晶粒尺度、屈服极限,多相合金中显微组成对门槛区疲劳性能的影响机理。     

涂层扩散热处理工艺对DD6单晶高温合金组织和力学性能的影响

研究了870℃/6 h涂层扩散热处理工艺对第二代镍基DD6单晶高温合金(简称DD6合金)组织和性能的影响。研究结果表明,采用870℃/6 h涂层扩散热处理工艺处理后,DD6合金的显微组织、760℃拉伸性能、980℃/250 MPa持久性能、700℃高周疲劳性能无明显变化。DD6合金760℃拉伸断裂类型为准解理断裂,980℃/250 MPa持久断裂类型为韧窝断裂,700℃高周疲劳断裂类型为准解理断裂。涂层扩散处理没有改变DD6合金的断裂机制。     

焊接热影响区的腐蚀疲劳性能

利用焊接热模拟技术,在疲劳试样上模拟出与实际焊接热影响区不同组织区相近的组织,并用这些试样进行了疲劳寿命和疲劳裂纹扩展实验。通过了解焊接热影响区不同组织区的腐蚀疲劳性能,研究了焊接过程对CF-60钢腐蚀疲劳性能的影响。结果发现:焊接过程降低了CF-60钢的耐腐蚀疲劳性。其原因在于,焊接热影响区中的不完全重结晶区的腐蚀疲劳性能低于母材和其它组织区的疲劳性能。不完全重结晶区的耐蚀性最差是其腐蚀疲劳性能下降的主要原因之一。     

加载频率对高牌号无取向电工钢疲劳性能的影响

以一种高牌号无取向电工钢30WGP1600为研究对象,通过高周疲劳试验探讨加载频率对电工钢疲劳性能的影响,采用透射电镜观察不同加载频率下疲劳变形后试样的位错结构,进而分析加载频率对电工钢疲劳特性的影响机理。结果表明,30WGP1600电工钢的疲劳性能对加载频率比较敏感,加载频率从10Hz增至50Hz时,其疲劳寿命和疲劳极限得到提高;在10Hz下疲劳变形后,电工钢的位错结构主要是位错缠结和胞状结构,并有窄的驻留滑移带,在50Hz下疲劳变形后,在晶体中可观察到长的螺型位错线和较宽的驻留滑移带,这些位错结构的特殊作用导致了在较高加载频率下电工钢疲劳性能的改善。     

Al-Cu-Li合金轧制厚板的 疲劳性能及断裂机理研究

利用疲劳试验机、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等设备研究了95 mm厚的Al-Cu-Li合金热轧板材不同方向的组织特征、疲劳性能和断裂机理.结果表明:Al-Cu-Li合金热轧厚板的力学性能和疲劳性能均存在各向异性.LT向(横向)的力学性能和疲劳性能均优于L向(纵向)和ST向(高向),L向(纵向)的力学性能较ST向更好,但疲劳性能较ST向更差.Al-Cu-Li合金厚板的疲劳裂纹源主要出现在试样表面、近表面的夹杂物和晶界处.裂纹扩展过程中,LT向裂纹扩展路径较L向更曲折,ST向具有典型的解理特征,瞬断区形貌与静态拉伸断口相似.晶界越多,裂纹扩展阻力越大,LT向和ST向的未溶第二相能够有效阻碍裂纹扩展,导致其疲劳性能优于L向.     

喷丸强化对Al-Li-XX和2XXX铝锂合金疲劳性能的影响

为了研究喷丸强化对铝锂合金疲劳性能的影响,本文针对Al-Li-XX和2XXX两种铝锂合金开展了8组疲劳试验,对比分析了喷丸强化对不同材料、不同取向试件疲劳性能的影响,并采用DFR法进行量化表征。结果显示：Al-Li-XX合金表现出一定的各向异性,而2XXX合金则表现出较明显的各向同性;喷丸强化对两种铝锂合金L向取样的试件疲劳性能不同程度地提高,而对LT向取样试件则基本没有影响,且喷丸强化后两种材料试件的疲劳寿命分散性均不同程度地增大。本文的研究结果有望为国产大飞机结构选材、疲劳设计及工程应用提供参考。     

Ultra-high cycle fatigue behavior of high strength steel with carbide-free bainite/martensite complex microstructure

The ultra-high cycle fatigue behavior of a novel high strength steel with carbide-free bainite/martensite (CFB/M) complex microstructure was studied. The ultra-high cycle fatigue properties were measured by ultrasonic fatigue testing equipment at a frequency of 20 kHz. It is found that there is no horizontal part in the S-N curve and fatigue fracture occurs when the life of specimens exceeds 107 cycles. In addition, the origination of fatigue cracks tends to transfer from the surface to interior of specimens as the fatigue cycle exceeds 107, and the fatigue crack originations of many specimens are not induced by inclusions, but by some kind of "soft structure". It is shown that the studied high strength steel performs good ultra-high cycle fatigue properties. The ultra-high fatigue mechanism was discussed and it is suggested that specific CFB/M complex microstructure of the studied steel contributes to its superior properties.     

某型飞机5A02铝合金焊接接头疲劳性能研究

本文研究了某型飞机所使用的5A02铝合金焊接头的疲劳性能。试验研究了该材料的原始焊接接头与一次补焊接头的疲劳性能,通过疲劳试验及疲劳断口形貌分析等手段对焊接接头疲劳性能进行了研究。试验结果表明,补焊会造成焊缝附近区域材料晶粒粗大,并且补焊后,焊接接头的中值疲劳强度下降。     

Fatigue characteristics and microcosmic mechanism of Al-Si-Mg alloys under multiaxial proportional loadings

With the increasing use of Al-Si-Mg alloys in the automotive industry, the fatigue performance of Al-Si-Mg alloy has become a major concern with regard to their reliability. The fatigue characteristics and microcosmic mechanism of an Al-Si-Mg alloy under multiaxial proportional loadings were investigated in this research. As low cycle fatigue life and material strengthening behavior are closely related, the effect of equivalent strain amplitude on the multiaxial fatigue properties was analyzed. Fatigue tests were conducted to determine the influence of equivalent strain amplitude on the multiaxial proportional fatigue properties. The fatigue life exhibits a stable behavior under multiaxial proportional loadings. The dislocation structures of the Al-Si-Mg alloy were observed by transmission electron microscopy (TEM). The dislocation structure evolution of the Al-Si-Mg alloy under multiaxial proportional loadings during low cycle fatigue develops step by step by increasing fatigue cycles. Simultaneously, the dislocation structure changes with the change in equivalent strain amplitude under multiaxial proportional loadings. The experimental evidence indicates that the multiaxial fatigue behavior and life are strongly dependent on the microstructure of the material, which is caused by multiaxial proportional loadings.     

疲劳压缩对瓦楞纸板性能的影响

对瓦楞纸板进行疲劳压缩试验,测定分析压缩次数、频率、压缩量对瓦楞纸板塑性变形、承载能力、缓冲性能的影响,并与未压缩材料进行比较.结果表明,不同的疲劳压缩条件不同程度上降低了瓦楞纸板的动力学性能,缓冲包装设计时,应考虑疲劳效应对瓦楞纸板衬垫缓冲性能的影响,以确保实现预期缓冲包装的要求.     

直升机关键金属TB6钛合金的划伤、冲击缺陷容限性能

本文对钛合金TB6材料的划伤和冲击两种典型缺陷容限性能进行了研究。设计了无缺陷、预制划伤和预制冲击缺陷的板状试样并开展了成组法和升降法疲劳试验。试验结果表明两种缺陷均会导致钛合金的疲劳性能下降,且下降程度随着缺陷深度的增加而增大。断口观察表明疲劳源在两种缺陷情况中均倾向于在缺陷底部萌生,但由于冲击缺陷底部在预制时会产生一定塑性区,其疲劳断口形貌与划伤缺陷呈现明显不同的特征。与采用升降法试验测得的疲劳极限相比,采用成组法数据进行S-N曲线拟合推导得到疲劳极限在两种缺陷情况中均偏安全。最后在此基础上运用二次表达式和指数表达式拟合了疲劳缺口系数Kf与理论应力集中系数Kt之间的关系,通过分析发现二次表达式仅对划伤缺陷具有较好的精度,指数关系表达式对两种缺陷均有较好的精度。通过本研究工作,得到了TB6钛合金的划伤、冲击缺陷容限性能,并得到了一种适用于Kf-Kt关系描述的指数表达式。