1Cr11Ni2W2MoV钢疲劳裂纹闭合与试样类型的相关性

压力容器材料的疲劳裂纹扩展门槛值在预测服役寿命方面具有重要意义,而门槛值的准确测定常受到裂纹闭合的影响。为了验证采用角裂纹(CC)试样测定疲劳裂纹扩展门槛值时是否受裂纹闭合影响,采用1Cr11Ni2W2MoV钢加工了角裂纹试样和紧凑拉伸(C(T))试样,在室温下开展了疲劳裂纹扩展门槛值试验,并测定了门槛值对应的载荷-裂纹张开位移曲线。通过扫描电子显微镜对断口形貌中由裂纹闭合产生的磨损痕迹进行了观察。结合试验结果分析了两种试样类型的裂纹闭合程度及成因。通过CC试样测定的门槛值与C(T)试样相近或更小。在所测试4个CC试样中,仅有一个出现了足以影响裂纹扩展驱动力的裂纹闭合现象,而在所有测试的C(T)试样中均观察到了裂纹闭合。CC试样可用于疲劳裂纹扩展门槛值试验,并在当前试验条件下获得了接近理想门槛值的结果。

回火马氏体钢锻件蠕变疲劳交互作用研究

为研究1Cr11Ni2W2MoV回火马氏体不锈钢锻件在高温环境下的蠕变疲劳交互作用行为,加工哑铃状试样在电液压伺服试验机上开展不同峰值应变保持时间的低周疲劳试验。试验后,利用光学显微(OM)和扫描电子显微镜(SEM)对试样断口形貌和纵截面损伤特征进行分析。研究结果表明:随应变保持时间增长,循环软化效应加剧,迟滞回线的非弹性应变范围增大,疲劳寿命降低;断口形貌中疲劳辉纹特征减少,出现明显的韧性损伤特征;纵截面上次级裂纹增加,主裂纹路径在较长应变保持时间下更加曲折。原材料的微空洞缺陷在长保持时间下对主裂纹的扩展产生诱导作用,造成的损伤更大。蠕变疲劳交互作用体现在应变保持加剧循环软化效应和削弱材料抵抗裂纹萌生、扩展能力两个方面。

3D打印铝合金低周疲劳试样加工残余应力的表征

为了探究3D打印铝合金疲劳试样加工中残余应力的变化及其对低周疲劳寿命的影响,采用X射线衍射法对在“车-磨-抛”加工过程中的表面进行残余应力测试,并对成品试样进行残余应力层深度分布测试;利用中子衍射法对成品试样内部进行残余应力测试,最后进行低周疲劳试验。结果表明,铝合金低周疲劳试样在经过“车-磨-抛”工艺后,表面轴向残余压应力逐渐降低,环向残余压应力表面抛后呈现升高。试样加工后造成的表面残余应力层深度小于0.01 mm。中子衍射结果显示,试样内部残余应力性质未发生变化。疲劳试验结果显示,表面残余应力较小时对低周疲劳试验数据稳定性影响较弱。

GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响

为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响,采用X射线衍射法对“车-磨-抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试,通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明:GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试,机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm,内部残余拉应力减小;根据疲劳试验结果,GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。

GB/T 21143-2014中直流电位法的讨论

电位法作为准静态断裂韧度测量标准GB/T 21143-2014中推荐的方法之一,在某些情况下可对常用的柔度法不便测量的试样进行辅助测量。为了验证电位法在断裂韧度测量中的实际效果,按照标准中规定的直流电位法对试样进行了断裂韧度的测试,并将测试结果与柔度法进行对比。结果发现:GB/T 21143-2014中的方法1,即间接测量法可以更准确简便地测量裂纹的长度,结果与柔度法相当;而方法2,即直接测量法,在实际试验中不容易控制裂纹测量的准确性,准确性与便捷性均不如方法1。