带温度梯度的钴基高温合金蠕变性能研究

二元隔热衬套是航空发动机高温燃气尾喷管的关键部件,在服役状态下承受非均温、蠕变等复杂环境与载荷。开展了二元隔热衬套钴基高温合金材料GH5188在温度梯度下的蠕变性能研究,设计了具有二元衬套孔结构特征的平板模拟件,开发了带温度梯度的蠕变加载试验装置,进行了内外壁温度差为200℃(760/560℃)以及760、980℃均温条件下带孔与不带孔二元隔热衬套模拟件的蠕变试验。研究表明:在均温与温度梯度环境下带孔模拟件蠕变寿命均高于无孔试样的,带孔试样的蠕变变形显著低于无孔试样的。

舟桥单双耳接头裂纹应力强度因子研究

为更准确地评估含表面裂纹缺陷舟桥装备的安全情况,研究了裂纹形状比和倾斜角对裂尖应力强度因子的影响。对裂纹模型及有限单元法进行了分析;利用有限元模型对软件计算准确性进行了验证;通过对不同形状比和倾斜角的裂纹裂尖应力强度因子进行计算,分析了其变化规律。结果表明,在裂纹长度一定时,增大形状比使得裂纹前缘应力强度因子减小,且影响较大;在形状比一定时,与轴向载荷垂直的平面裂纹前缘应力强度因子最大。

蠕变-疲劳交互作用下P91钢变形行为研究进展

P91钢被广泛应用于热电机组的蒸汽管道中。近年来,峰值负荷调节导致了管道部件的蠕变-疲劳相互作用,构件常出现早于预期寿命的失效。针对这一问题,本文综述了P91钢在蠕变-疲劳交互作用下的力学响应、微观组织演化、裂纹萌生扩展规律三个方面的研究成果与进展。首先通过对比不同条件下蠕变-疲劳加载方式,论述了蠕变-疲劳变形过程中材料的微观组织演化规律。最后,根据载荷保持时间、加载频率、平均应力与应力幅的关系等外部服役条件的不同,阐述了P91钢微裂纹的萌生、扩展行为。

基于Strohmeyer模型的金属材料P-S-N曲线表征方法研究

基于Strohmeyer模型提出一种考虑置信度的金属材料P-S-N曲线通用表征方法,利用非线性最小二乘法(NLS)拟合得到高精度P-S-N曲线。考虑金属材料寿命及测试应力分散性,提出单一寿命模型和改进三参数分散度模型,结合对数寿命标准差与应力的相关性分析数据离散度,分别利用2A12铝合金和BSM590钢材料验证了可行性。研究结果表明:利用所提出的表征方法预测疲劳极限,误差小于10%,分散度模型调整系数提高超过0.4,拟合精度显著提高,对结构件的精细化可靠性设计提供了技术支撑。

4Cr5MoSiV1,8407钢的热疲劳性能

采用自约束热疲劳试验方法 ,对比研究了相同热处理条件的 4Cr5 Mo Si V1,840 7钢的热疲劳特性 ,观察分析了疲劳裂纹形貌和深度 ,采用热疲劳损伤因子定量研究了二种钢的热疲劳过程 ,结果表明 :两种钢的热疲劳裂纹萌生发生在 10 0～ 2 0 0次之间 ,840 7钢热疲劳裂纹的萌生较 4Cr5 Mo Si V1钢均匀 ,细小 ;在 16 0 0次冷热循环前 ,二者的热疲劳损伤程度无明显差别 ,在 16 0 0次冷热循环后 ,前者的热疲劳损伤程度低于后者 ;在较低的回火温度条件下 ,840 7钢的热疲劳抗力稍优于 4Cr5 Mo Si V1;而在高温回火时 ,840 7钢的热疲劳抗力高于 4Cr5 Mo Si V1钢。分析了这二种钢的热疲劳机制 。

断裂力学在钢结构工程鉴定中的应用研究

从裂纹扩展分析、材料的韧性评估、焊接接头强度评估、结构的安全性和剩余寿命预测、损伤容限设计等层面入手,系统论述断裂力学在钢结构工程鉴定中的应用。通过建立统一的评估标准,引入先进的无损检测技术以及加强跨学科合作等方面的工作,为钢结构工程的安全性和耐久性提供更加安全、可靠的保障。

DD6单晶高温合金760℃的蠕变性能研究

研究了[001]、[011]和[111]取向760℃不同应力条件下的第二代单晶高温合金DD6的拉伸蠕变性能。结果表明:DD6合金具有明显的拉伸蠕变性能各向异性;在相同的试验条件下,蠕变寿命以[111]、[001]、[011]顺序依次减小;不同取向的稳态蠕变速率不同;三个取向的基体通道类型不同,不同类型基体通道的应力大小不一,小应变量下的蠕变变形主要集中在应力水平较高的基体通道。

喷丸强化对0Cr13Ni8Mo2Al钢疲劳性能的影响

研究了表面喷丸强化后表面残余应力、表面粗糙度和表面层残余压应力场对 0 Cr13Ni8Mo2 Al钢疲劳性能的影响。结果表明 :0 Cr13Ni8Mo2 Al钢经喷丸强化后 ,在表面层残余压应力场的作用下疲劳裂纹源由表面被“驱赶”到表面强化层下 。

基于频域法的转向架构架疲劳寿命研究

传统的转向架构架疲劳设计大多采用常幅加载,与构架实际运行中所受的随机激励明显不符,从而导致构架整体疲劳强度过量设计和局部结构抗疲劳不足的问题。首先利用逆傅里叶变换法对某随机过程信号进行了时域和频域数值模拟转换,并与该信号的解析值进行比较,验证了所建立的载荷历程正确性和合理性。然后基于逆傅里叶变换法和三次样条差值法,分别给出了轨道垂向不平顺和水平不平顺的位移、速度、加速度功率谱数值模拟方法。最后,以某高速转向架为例,对其进行了考虑车体以及构架各轮对之间相互作用的多点多轴随机振动分析,真实模拟了构架运行工况,并对构架结构疲劳薄弱位置进行了预测。研究结果表明,频域疲劳计算方法能较好地预测振动疲劳,为构架的抗疲劳设计和优化提供了一种新的方法。

超声频率加载下50^#车轴钢超长寿命疲劳性能研究

利用20kHz超声疲劳试验方法,研究提速列车50#车轴钢的疲劳性能。超声疲劳试验结果表明,50#车轴钢不存在常规疲劳试验曲线所示的"疲劳极限",其S—N曲线表现出"二次下降型"特征,在超长寿命阶段,S—N曲线继平台之后又出现下降趋势。比较50#车轴钢的超声疲劳性能与常规疲劳性能,疲劳性能受频率影响,超声频率使材料疲劳强度提高。超声疲劳试验结果应用于常规疲劳强度设计时需进行强度修正,给出疲劳强度修正公式及修正系数。

金属疲劳断口定量反推研究综述

回顾近几十年来疲劳断口定量反推研究方面的进展。首先阐述疲劳断口定量反推的定义和重要性;然后从宏观疲劳断口定量反推和微观疲劳断口定量反推两个方面介绍常用的方法和技术,宏观疲劳断口定量反推涉及疲劳断口源区、扩展区和瞬断区的定量反推;微观疲劳断口定量反推包括基于疲劳条带间距定量反推和基于其他诸如断口微观特征形貌的空间分布、断口表面粗糙度、断口表面(或亚表面)的微观塑性变形和残余应力等特征参量的定量反推。最后提出疲劳断口定量反推的发展方向。

DD6单晶高温合金980℃蠕变性能研究

研究了第二代单晶高温合金 DD6的 [0 0 1],[0 11]和 [111]取向 980℃不同应力条件的拉伸蠕变性能。结果表明 ,DD6合金的蠕变性能良好 ,并具有蠕变各向异性 ;与 [0 11]和 [111]取向相比 ,应力对 [0 0 1]取向的合金蠕变寿命影响较小 ;蠕变过程中由于晶体转动 [0 0 1]结晶取向与主应力轴方向偏离度逐渐减小 ,而 [0 11]和[111]结晶取向与主应力轴方向偏离度有所增加 ;[0 0 1]取向的合金加工硬化倾向性较大 ,[0 11]和 [111]取向的合金加工硬化倾向较小。

材料疲劳恢复新途径的探索II—脉冲电流对Ti—6Al—4V合金裂纹扩展的阻滞

研究了大电流脉冲对 Ｔｉ—６ Ａｌ—４ Ｖ 合金疲劳裂纹扩展行为的影响， 结果表明， 在疲劳裂纹扩展后， 试样经大电流脉冲处理， 对疲劳裂纹的扩展有阻滞作用，

钛合金的微动疲劳及其防护

对近年来国内外采用表面技术提高钛合金微动疲劳抗力的研究和进展做了简要的综述 ,分析了微动疲劳的影响因素以及各种表面技术的应用和作用机制。指出采用多种表面技术 ,如表面机械强化、表面涂层和镀膜、高能束处理以及复合表面技术等均可不同程度地改善钛合金的抗微动疲劳性能 。

DZ951合金的热疲劳性能

研究了不同上限温度对DZ951合金热疲劳性能的影响。结果表明:随着上限温度的升高,热疲劳裂纹扩展速率增加,合金的热疲劳抗力降低。DZ951合金经热处理后,热疲劳性能提高。合金主要通过氧化产生孔洞,孔洞相互连接使热疲劳裂纹萌生和扩展。合金热疲劳裂纹扩展具有一定的晶体学取向,沿{111}面<110>方向即与枝晶生长方向呈45°角扩展。

喷丸强化对ZK60镁合金高周疲劳性能的影响

研究高强度变形镁合金ZK60经喷丸处理后的表面变形层微观组织结构的变化及其对高周疲劳性能的影响。结果表明:ZK60镁合金的最佳喷丸强度(N试片)为0.05mm,经喷丸强化后,ZK60镁合金表面变形层的微观组织和织构发生变化,疲劳强度由140MPa提高到180MPa,提高约29%,疲劳寿命得到显著提高;ZK60镁合金也表现出明显的过喷效应。

Re对一种单晶高温合金蠕变断裂寿命的影响

在保持其它合金元素含量基本不变的情况下，分别加入２．２％、３．２％和４．２％的Ｒｅ浇注单晶高温合金试块，研究了Ｒｅ含量对单晶高温合金拉伸强度和蠕变断裂寿命等的影响。结果表明：随Ｒｅ含量增加，６４９℃条件下的拉伸强度下降但塑性升高；９８２℃／２４８．２ＭＰａ、１０３８℃／２０６．８ＭＰａ及１０７０℃／１７６．８ＭＰａ条件下的蠕变断裂寿命显著提高而塑性有所降低；在相同的试验条件下，随合金的Ｒｅ含量增加，在蠕变断裂寿命提高的同时，筏排组织变大。

焊接对HK40高温炉管的蠕变损伤与断裂的影响

采用含有局部效应的蠕变损伤力学方法 ,计及材料不均匀性 ,建立母材和焊缝金属两材料有限元模型 ,分析了具有缺口的 HK40带焊缝试样以及实际 HK40炉管焊接接头的蠕变损伤发展与断裂。蠕变损伤模拟结果表明 ,虽然焊缝金属为蠕变硬焊缝 ,但在服役寿命的后期 ,焊缝损伤较母材严重 ,出现损伤局部化特征 ,最终的失效发生在焊缝中。服役 10年的 HK40炉管的金相剖析也表明焊缝比母材具有较高的损伤级别 ,这预示着焊缝在长期服役过程中是最薄弱的环节之一。

剥蚀对铝合金疲劳性能的影响

对ＬＣ４ＣＳ和ＬＹ１２ＣＺ铝合金在剥蚀溶液中的腐蚀行为进行了试验研究。分析了发生晶间腐蚀和剥蚀的原因。通过剥蚀与未剥蚀试件的拉伸和腐蚀疲劳对比试验，研究了剥蚀对铝合金材料性能的影响，指出剥蚀后材料微观组织发生了变化。

Co基高温合金疲劳裂纹的修复

受到生物愈合现象的启发，寻求工程材料损伤的修复方法采用高温钎焊修复了钴基高温合金的疲劳裂纹，使其疲劳寿命得到了延长．