温度和应变幅对亚稳奥氏体不锈钢S321低周疲劳行为的影响

在室温和650℃的环境下对S321、S321H不锈钢进行了0.5%、0.7%、0.9%应变幅下的低周疲劳试验,并在室温下对S321和S321H开展了多个寿命点的疲劳加载历史试验,结合X射线衍射定量分析测算形变诱发马氏体的含量。结果表明:形变诱发马氏体的生成会导致奥氏体钢持续循环硬化,室温下合金在初次硬化后继续二次硬化,而在650℃下没有形变诱发马氏体生成,合金在初次硬化后进入循环稳定阶段。循环过程中,碳含量越低,形变诱发马氏体含量越多,合金的循环硬化程度更高。两种温度下,两种材料的疲劳寿命在低应变幅下都相差不大,应变幅越大,两种材料的疲劳寿命相差越大,因此,可以考虑服役条件为低应变幅时使用S321不锈钢代替S321H不锈钢。

耐高温特钢管道在循环载荷下的疲劳行为及其影响因素

本研究全面分析了循环载荷对耐高温特种钢管道疲劳行为的影响。关键发现包括:应力幅、平均应力和载荷频率是决定管道疲劳寿命的主要因素;高温环境会显著降低材料的疲劳抗力;载荷历史亦对疲劳行为产生重要影响。为提升管道性能,研究建议采用先进材料技术、优化设计,调整载荷条件,并考虑极端工作条件。这些结论不仅为耐高温特种钢管道的设计、应用和维护提供了科学指导,也为未来材料技术的发展指明了方向。通过深入理解循环载荷对管道疲劳行为的影响,能够有效预防管道故障,为材料科学领域提供了新的研究视角和实验数据。

不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为

通过腐蚀疲劳试验研究了在H_(2)S环境中不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为及机理,对试样的微观组织、断口和裂纹扩展路径进行了观察.结果表明,X65管线钢焊接接头焊缝的微观组织主要由先共析铁素体、粒状贝氏体和M/A组元构成,M/A组元增大了焊缝的脆性.粗晶热影响区主要由板条贝氏体和粒状贝氏体组成,焊缝和粗晶热影响区的硬度较高,韧性较差.在不同应力幅下X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳机理均为阳极溶解+氢脆混合机制,但低应力幅下腐蚀作用带来的损伤更加显著.随着应力幅的增大,试样的腐蚀疲劳寿命显著降低,裂纹扩展的速率也越快.此外,二次裂纹主要沿着贝氏体板条束的晶界扩展,裂纹尖端在针状铁素体和先共析铁素体处产生了钝化现象,这两类组织有着良好的抗氢脆能力.创新点:(1)阐明了X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为及机理.(2)揭示了不同应力幅下X65管线钢焊接接头在H_(2)S环境中的疲劳行为差异.(3)明确了针状铁素体和先共析铁素体有着良好的抗氢脆能力.

X65管线钢焊接接头的腐蚀疲劳行为研究

X65管线钢被广泛用于深海石油运输,焊接是海洋立管的主要连接方式之一。在深海油田中的H_(2)S含量较高,会影响海洋立管焊接接头的服役寿命,特别是疲劳寿命。文中对比研究了X65管线钢焊接接头在空气和H_(2)S腐蚀环境下的疲劳行为,结果表明,由于根部焊缝余高处应力集中,最易萌生裂纹,在H_(2)S腐蚀环境下,加速了焊接接头的裂纹萌生和扩展,疲劳寿命显著下降。

2195铝锂合金的温热低周疲劳行为和疲劳寿命预测

为研究2195铝锂合金在温热条件下(100和200℃)的低周疲劳行为,首先进行应变控制的低周疲劳试验。结果表明,合金的起始和中值寿命滞回环均呈现中心对称特征。在100℃、应变幅值为0.6%条件下的循环应力响应曲线表现出完全循环硬化特征,而其他条件下的循环应力响应曲线均呈先循环硬化、然后循环软化的循环特征。随后,采用多种低周疲劳寿命预测模型对2195铝锂合金疲劳寿命进行评价。结果表明,基于总应变能密度的寿命预测模型具有最佳的预测精度。最后,为揭示2195铝锂合金的疲劳断裂机理,对不同试验条件下合金的疲劳断口进行观察。结果表明,在100℃、应变幅值为0.6%的条件下,合金断面上的疲劳条纹十分明显,但随着试验温度和应变幅值的升高,合金断面上的疲劳条纹逐渐弱化。在温度为200℃、应变幅值为1.0%条件下的疲劳断口呈明显沿晶断裂特征。

应变幅对SDHC钢热机械疲劳行为及微观组织演变的影响

采用MTS热机械疲劳液压伺服试验机研究不同机械应变幅(0.7%,0.9%,1.1%)下SDHC(4Cr5Mo2VCo)热作模具钢的热机械疲劳行为,借助扫描电镜、透射电镜等微观检测手段探讨材料热机械疲劳过程中的微观组织演变规律。结果表明:SDHC钢热机械疲劳应力-应变滞后回线关于原点呈非对称分布,应变幅值越大,滞回环面积越大,材料受到的损伤越严重;在应力循环响应曲线中,材料受到高应变幅作用时,能量损耗增加,寿命周期变短;应变幅值增加,位错缠结减弱,偏聚的位错逐渐散开,导致位错密度下降;组织中主要存在M_(23)C_(6),M_(7)C_(3),M_(2)C和MC型(M=Cr,Mo,V,Fe等)碳化物,应变幅值较小时,碳化物的析出与长大现象更为明显。

晶粒尺寸对IF钢低周疲劳行为及疲劳后显微组织的影响

通过850,950℃退火制备得到平均晶粒尺寸分别为40,210μm的IF钢,研究了晶粒尺寸对其低周疲劳行为和疲劳后显微组织的影响。结果表明:在疲劳循环过程中,细晶试验钢的初始平均峰值应力高于粗晶试验钢,随着循环次数增加,2种试验钢的平均峰值应力趋于相近;细晶试验钢始终表现为循环加工硬化,粗晶试验钢表现为初始循环硬化、循环饱和和二次循环硬化。经400周次疲劳循环后,细晶试验钢的显微组织由尺寸相近且分布均匀的位错胞组成,粗晶试验钢的显微组织主要由宏观驻留滑移带(Macro-PSB)和位错胞组成,Macro-PSB中包含较为细小的位错胞;粗晶试验钢具有较高的位错密度及相对显著的组织不均匀性。

W18Cr4V刀具钢低周疲劳行为及寿命预测分析

分别以室温与550℃高温环境对W18Cr4V刀具钢开展单轴低周疲劳测试,对比了不同温度下试样non-Masing行为变化情况,利用能量法实现了疲劳寿命的预测分析。研究结果表明当应变区间为1.2%时,初始循环阶段形成了最明显的硬化。在高温环境中位错更快发生湮灭,材料也更快进入循环软化的阶段,使得温度达到550℃时,材料表现出了更高软化率。达到1.2%的大应变程度时,材料形成显著non-Masing行为。当应变程度提高时,形成了更多的锯齿结构,逐渐提高应变幅值时,产生了更强的位错集体效应,加剧了锯齿屈服程度。低应变时形成了简单的波形结构,发生动态应变时效时产生了较小的热激活能;应变达到1.2%时,形成了复杂的波形,动态应变过程中产生了很大的热激活能。

SDYZ热作模具钢的热机械疲劳行为

通过拉-压对称的应变控制模式,在相同温度循环和不同应变幅(0.7%~1.1%)下对SDYZ热作模具钢进行热机械疲劳试验,研究了不同应变幅下的应力-应变滞后回线、循环应力响应曲线以及显微组织变化。结果表明:应变幅越大,试验钢的热机械疲劳应力-应变滞后回线包围的面积越大,试验钢的损伤越严重,疲劳寿命越短;热机械疲劳循环软化过程可分为初始不稳定、连续软化和失效3个阶段。热机械疲劳试验后,试验钢显微组织中的马氏体和碳化物粗化,且随着应变幅的增加,马氏体和碳化物粗化程度降低;随着应变幅的增加,疲劳裂纹的长度和宽度变大。

胶接、胶焊与点焊接头剪切拉伸疲劳行为

通过剪切拉伸疲劳试验测定车用结构胶接接头、胶焊接头和点焊接头在不同应力水平下的疲劳寿命.基于载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设,利用疲劳试验数据拟合出载荷-寿命曲线,以此表征三种接头的疲劳性能.同时,对胶接接头、胶焊接头和点焊接头的疲劳行为进行对比分析.研究表明:三种连接方式的疲劳试验数据具有较好的规律性;拟合结果证实了三种接头载荷-寿命曲线在单对数坐标下为指数曲线段这一假设的正确性;胶接接头的疲劳强度最高,而点焊接头最低;胶焊接头的疲劳断裂行为比胶接接头更为安全;通过胶焊工艺可以有效提高车身接头的疲劳寿命等.研究结论为车用结构胶胶接技术的应用提供了参考依据.

室温大气环境下不同时效态2A12合金的疲劳行为

在拉-压疲劳试验机上对室温大气环境下欠时效态、峰时效态、过时效态和自然时效态2A12合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜(SEM)分析室温大气环境下不同时效态对疲劳断口形貌的影响。结果表明:在室温大气环境下,四种时效态2A12合金的疲劳断裂循环次数均随着循环应力的减小而明显增加。循环应力水平越低,疲劳寿命提高越明显;各时效态的疲劳断口均为穿晶断口。断口中均出现疲劳条纹、台阶和韧窝,并在较低循环应力下,疲劳条纹出现的区域较多;欠时效态和峰时效态断口上还可观察到轮胎花样。自然时效态表现出最好的疲劳裂纹扩展阻力,其次是欠时效态、峰时效态,过时效态的疲劳裂纹扩展阻力最低。对室温大气环境下各时效态2A12合金疲劳行为进行了讨论。

搅拌摩擦焊接头疲劳行为研究现状

搅拌摩擦焊(FSW)接头的抗疲劳断裂特性是评定其构件使用性能的重要指标之一。本文对搅拌摩擦焊的接头疲劳行为研究现状做了比较详尽的总结,涉及S-N曲线、裂纹扩展速度da/dN和门槛值?Kth,腐蚀环境下的裂纹扩展速度和门槛值、显微组织及影响因素,并提出了今后需要解决的问题。

胶焊搭接接头的应力分布和疲劳行为研究

考察了胶焊接头焊点区的结构组成和硬度分布，建立了胶焊接头的计算模型，模型中计人了若干结构细节，使之与实际接头更为接近。计算并对比研究了胶焊和点焊、胶焊和胶接接头中的应力。通过疲劳试验获得了三种接头的－Ｎ曲线，研究了三种接头的疲劳性能和断裂特征。结果表明，数值分析所得应力与疲劳性能试验结果及试验现象吻合良好。在电阻点焊接头中采用胶粘剂，可大大改善电阻点焊接头的疲劳性能，而焊点对胶接接头的疲劳性能有不利影响。

锻压力对铝合金点焊接头疲劳行为的影响

采用试验和有限元分析相结合的方法,考察了锻压力对铝合金电阻点焊接头中残余应力和接头疲劳行为的影响。结果表明,采用锻压力显著降低了熔核边缘外部热影响区中的残余应力,疲劳裂纹不再从热影响区中萌生,而是全部从熔核边缘处开始;残余应力的降低使得疲劳裂纹扩展的驱动力减小,接头的疲劳强度提高。

碳/碳复合材料的疲劳行为研究

碳 /碳复合材料作为理想的高温结构材料 ,在服役过程中不可避免地涉及疲劳加载的情况 ,其疲劳行为的研究具有十分重要的意义。本文对近年来碳/ 碳复合材料疲劳行为的研究情况进行了综述 ,总结出了疲劳行为特点。提出了“界面控制”疲劳机理分析模型 ,并用此模型合理解释了碳 /碳复合材料优异的抗疲劳性能以及异常的“疲劳强化”现象。并在此基础上 ,对今后的研究工作发表了一些看法。

n-Al_2O_3/Ni复合镀层的组织与接触疲劳行为

利用SEM和TEM分析了nAl2O3/Ni复合镀层的表面形貌和微观组织,研究了该镀层的接触疲劳行为。结果表明,复合刷镀层的表面形貌细腻,镀液中纳米Al2O3颗粒含量较低时这些颗粒在镀层中呈弥散分布,而含量较高时存在一定的团聚。随着镀液中纳米Al2O3颗粒含量的增加,复合镀层的接触疲劳寿命逐渐增加,含量为20g/L时达到最大,约为190万次,是纯镍镀层的1.5倍;含量进一步增加时,寿命急剧降低。失效分析表明,纯镍镀层的疲劳断口发生强烈的塑性变形;镀液中纳米Al2O3颗粒含量为40g/L时,复合镀层的疲劳断口呈现脆性断裂特征。

低匹配对接接头的“等承载”设计及拉伸疲劳行为

为提高高强钢低匹配接头的承载能力,以'等承载能力'(Equal load-carryingc apacity,ELCC)(即焊缝与母材承载能力相等)为原则,进行对接接头的形状参数设计。有限元计算表明,ELCC设计使对接接头焊缝区域(包括焊趾和焊根)应力应变显著降低,低强焊缝的承载能力提高。试验结果表明,ELCC对接接头强度可基本达到母材抗拉强度;在高应力区,ELCC对接接头疲劳强度与削平等匹配接头非常接近,在低应力区,随匹配比降低ELCC对接接头疲劳寿命有所降低;0.57屈服强度匹配比的ELCC对接接头对应1×107循环的疲劳强度较焊态等匹配对接接头提高约115%,可达到0.96匹配比削平对接接头的80%。ELCC设计克服低匹配接头承载能力低的不足,并且可在较大范围内选择匹配比而不必降低应用应力。

不同时效态3J21合金疲劳行为

在MTS万能实验机上对室温大气环境下欠时效态、峰时效态和过时效态3J21合金的疲劳行为进行研究,并采用扫描电镜(SEM)对宏观断口及微观断口进行分析。结果表明:不同时效态疲劳裂纹均呈穿晶扩展,欠时效态3J21合金疲劳裂纹萌生寿命最长,扩展途径比较曲折,扩展速率最小,表现出最大的疲劳裂纹扩展抗力,疲劳寿命最长。而过时效态3J21合金的疲劳裂纹萌生寿命最短,沿晶扩展的比例增加,扩展途径相对平直,扩展速率最大,裂纹扩展抗力最小,疲劳寿命最低;峰时效态合金介于两者之间.不同时效态的疲劳断口均由疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬断区组成。在低速扩展区,欠时效态断口呈现小平面,峰时效态和过时效态断口呈现冰糖状花样,在中速扩展区均未看到长的疲劳条纹,仅发现个别细小的疲劳条纹。

新通车高速公路驾驶疲劳行为研究

为了探究新通车高速公路行车时驾驶员的疲劳行为。实地采集驾驶员心生理特征及交通特征数据,并应用傅里叶变换的方法转化心率随机信号来研究驾驶员行车时心率变化规律。对比驾驶员与副驾驶员行车时的心生理特征,确定疲劳行为出现的心率增长率疲劳阈值。探究驾驶员心率增长率与交通量、速度、行车时间等参数的关系。构建疲劳预测模型,以便通过易测的交通数据判断驾驶员行车时的心生理特征。研究表明:用疲劳预测模型可通过易测的交通数据计算驾驶员行车时心率增长率,当心率增长率长时间低于11.8%时,容易出现困意。

Zr-4合金双轴疲劳行为及其微观变形机理 Ⅰ.双轴疲劳变形行为

研究了不同主应变比比例加载和不同相位角非比例加载条件下 Ｚｒ－４合金双轴疲劳行为．结果表明：双轴比例和非比例循环变形过程中，在 Ｍｉｓｅｓ循环等效应力响应一循环周次曲线上，Ｚｒ－４均表现为循环初始硬化，随后逐渐软化特征． Ｍｉｓｅｓ循环等效应力－应变曲线均位于单调曲线的上方，表现为循环硬化特征．进一步研究表明：非比例加载过程中合金的循环强化程度高于相同等效应变下的比例加载，表现为非比例附加强化现象当主应变比为－０．６４，相位角为９０°时，非比例附加强化程度最高比例加载过程中，随着主应变比提高，疲劳寿命降低，非比例加载下合金的疲劳寿命低于相同等效应变幅下的比例加载．非比例附加强化程度越高，双轴疲劳寿命越低．