全层片组织 TiAl 基合金室温断裂机理的研究

在ＳＥＭ和ＴＥＭ下对Ｔｉ３３Ａｌ３Ｃｒ０．５Ｍｏ合金全层片组织薄板状和薄膜状试样分别进行了动态拉伸，并原位观察了试样中裂纹的形核及扩展过程．发现裂纹遇到内相界面时会发生偏转或裂尖发生钝化；主裂纹主要以使剪切带断裂而与微裂纹相连接的方式扩展并沿曲折路径进行．     

全层状TiAl基合金断裂过程的进一步研究

通过对层状TiAl基合金进行拉伸卸载试验及拉伸试验，同时通过断口分析，研究了全层状TiAl基合金平板拉伸试验的断裂过程．结合宏观试验结果与断口分析发现，随着预损伤程度的增加，裂纹面密度增大；平板拉伸直接断裂试样的断裂过程与拉伸一卸载后拉断试样的断裂过程一致，单位面积断裂功基本不变．这说明预损伤并不影响这种材料的断裂过程和最终的断裂性能．     

全层TiAl合金架桥韧带的作用研究

通过对直缺口近全层组织的扫描电镜原位拉伸实验以及相应的断裂表面观察,研究了全层铸状TiAl基合金组织两个团厚度拉伸试样的拉伸断裂机理.研究结果表明:新裂纹形核过程中架桥韧带的形成过程实质上降低了裂纹扩展抗力;在架桥韧带撕裂瞬间出现外加应力的增加,实际上是由于裂纹从一沿层开裂向穿层开裂过渡的结果.许多裂纹是表面裂纹,所以显微裂纹屏蔽的作用并不明显.     

TiAl基合金断裂情况的研究现状及发展趋势

对TiAl基合金断裂情况的研究现状进行了论述 .从显微结构的控制提高其断裂韧性及其它性能 ,加载率、温度和环境对TiAl基合金的断裂及韧化机理的影响 ,变形和断裂行为 ,韧化机理和断裂机理的研究情况等五个方面对前人的工作进行了分析与比较 ,有助于对TiAl合金的变形与断裂 ,断裂过程及其韧化机理更进一步的理解 .同时进一步提出了TiAl基合金的断裂模型是什么 ,传统的COD法能否合理地测试TiAl合金的断裂韧性 ,用什么方法才能更好地评定此类合金的断裂韧性等需解决的问题 ,并对TiAl基合金发展趋势进行了初步的探讨 .     

TiAl基合金双态组织原位拉伸-卸载试验研究

通过对TiAl基合金不同类型的缺口试样进行原位拉伸-卸载实验及其SEM断裂表面观察,研究了TiAl基合金的断裂机理.研究发现,对于缺口试样,裂纹起裂于缺口根部,其断裂过程主要是主裂纹首先起裂、扩展并最后断裂.对于双态组织,由于晶粒尺寸小,应力集中出现在缺口根部,裂纹沿晶粒边界和层间起裂并扩展,裂纹路径比较平直.在拉伸过程中,试样产生微裂纹导致材料发生损伤,随后卸载再加载时,与先前相比,裂纹更易扩展.预损伤加快了裂纹的产生和扩展,使损伤进一步加重,促使材料抵抗裂纹产生、扩展的能力下降.     

加载速度对TiAl基合金断裂机理的影响

通过拉伸、拉伸卸载实验及扫描电镜(SEM)断口观察,研究了在位移控制加载方式下,加载速度对具有全层(FL)组织和双态(DP)组织的TiAl基合金断裂机理的影响.实验结果表明:全层组织断裂应力随着加载速度的上升略有上升趋势;加载速度比较慢(如0.007 5 mm/min)时,断口上显示出较多的沿层断裂面及沿晶断裂面.加载速度在7.5 mm/min时,断口呈现出更多河流纹走向的解理断口.双态组织的断裂应力随加载速度的上升而增加,微裂纹面密度随加载速度的增加明显下降;随着加载速度的加快,河流纹断裂形态逐渐变得明显,同时断口形貌变得更加粗糙.     

层状TiAl基合金损伤机理的研究

通过拉伸卸载实验及原位拉伸SEM观察对层状TiAl基合金损伤机理进行了研究.研究结果表明,拉伸过程中产生微裂纹导致材料发生损伤;随着载荷的增加,原先产生的微裂纹继续扩展,微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹;预损伤加快了裂纹的产生、扩展,使得损伤程度进一步加重;不同程度的预损伤使材料的弹性模量降低,造成材料抵抗裂纹产生、扩展的能力下降,但是对这种材料的最终断裂性能没有影响.     

双态组织γ-TiAl基合金的室温拉伸断裂机理的研究

通过对双态组织的扫描电镜原位拉伸实验、相应的断裂表面观察以及有限元计算,研究了TiAl基合金双态组织拉伸的断裂机理.研究表明,许多裂纹在塑性变形前沿着层间起裂和扩展,断裂发展的驱动力是拉应力.在直缺口试样中,许多裂纹直接起裂于缺口根部,而且起裂于γ晶粒,并沿着层间扩展.随着拉应力的增加,主裂纹和新裂纹也可以通过障碍晶粒的穿层解理断裂来连接.然而在V型缺口试样中,裂纹则起裂于距缺口根部一定距离处.通过有限元计算得到沿层断裂强度大约为110MPa,穿层断裂强度大约为250MPa,这就是裂纹更容易沿着层间形核及扩展的原因.     

TiAl基合金双态组织试样室温断裂的研究

采用预制缺口试样，测试了Ｔｉ－３３％Ａｌ－３％Ｃｒ－０．５％Ｍｏ（质量分数）合金双态组织材料的室温ＫＩＣ值．使用扫描电子显微镜，研究了薄板状试样内裂纹扩展动态过程；并采用透射电子显微镜，进一步研究了薄膜试样内裂纹扩展动态过程，以及裂纹尖端附近区域上的变形亚结构．试验结果表明，ＴｉＡｌ基合金双态组织试样表现出低的室温断裂韧性，归因于γ相晶粒内容易形成剪切带，造成了γ相晶粒对裂纹扩展表现出低的阻力．     

铸铁断裂机理原位拉伸研究

用SEM原位拉伸实验对不同缺口的灰铸铁试件的断裂过程做了详细研究和分析.研究结果表明,铸铁的断裂与钢的脆性解理断裂不同.铸铁试件的断裂过程与预缺口的形态有关;在载荷很小时产生微裂纹,随着载荷的增加,微裂纹扩展,微裂纹扩展的同时产生大量新的微裂纹,直至各裂纹连接使试件整体断裂.     

TiAl金属间化合物解理断裂行为的研究

通过三点弯曲预裂纹试样在室温（２５ ℃）和 ７００ ℃的断裂试验,对接近 γ和全层状 α＋ γ的两种 Ｔｉ Ａｌ金属间化合物的解理断裂行为进行了研究．经过断口的详细观察和裂纹尖端应力、应变的有限元计算确定解理断裂的临界阶段．结果表明解理断裂是由预制裂纹的直接扩展所引发,由加工硬化决定的裂尖处的正应力是决定性的控制因素．     

热预应变对TiAl化合物断裂行为的影响

通过三点弯曲预制裂纹试样的加载 -卸载 -冷却 -断裂 ( LUCF)试验 ,并结合详细的断口观察和裂纹尖端应力、应变的有限元计算 ,研究了热预应变 ( WPS)对接近全γ和全层状α+γ的两种 Ti Al金属间化合物的断裂行为的影响 .结果表明 WPS对两种 Ti Al金属间化合物的起裂韧性有显著改善 ,使层状 Ti Al合金的断裂韧性的临界值和最大值略微变差 .     

Fatigue small crack growth threshold determination of a high-Nb TiAl alloy at different temperatures by in-situ observation

The purpose of this paper is to estimate the fatigue crack growth threshold of a high-Nb TiAl alloy at the different temperatures based on scanning electron microscopy （SEM） in-situ observation. The results indicated that the fatigue crack growth threshold △Kth of a nearly lamellar high-Nb TiAl alloy with 8% Nb content at room temperature and 750℃ was determined as 12.89 MPa.m^1/2 and 8.69 MPa.m^1/2, respectively. The effect of the elevated temperature on the fatigue crack growth threshold cannot be ignored. At the same time, the early stage of fatigue crack propagation exhibited multicrack initiation and bridge-link behavior.     

材料线弹性断裂力学的断裂准则研究进展

断裂准则在预测含裂纹材料发生破坏的时间、位置和裂纹扩展路径等方面具有重要意义。重点总结了线弹性材料中裂纹的断裂准则,阐述了应力强度因子准则、最大能量释放率准则、最大拉应力准则、最大拉应变准则、最小应变能密度准则等常用的断裂准则理论及其现状,以及这些准则的优点和局限性;基于常用断裂准则对应力分量和临界半径考虑不足,归纳了国内外学者提出的修正断裂准则,包括考虑T应力(非奇异项)和可变临界半径rc的影响。分析了断裂准则在岩石和混凝土脆性材料中的应用,针对基于断裂准则预测其破坏行为时存在的难题,建议将裂纹尖端应力场的高阶项T应力引入断裂准则,能更准确地预测裂纹的扩展路径与偏转角。