时效温度对6201铝合金力学性能和电导率的影响

主要研究6201铝合金导线不同时效温度处理后的微观组织、力学性能和电导率的变化规律。采用光学显微镜(OP)和扫描电子显微镜(SEM)分析了时效温度对导线微观组织的影响。结果表明,经150℃、170℃和190℃保温4h时效处理,其微观组织未出现显著变化。力学性能测试结果表明,导线的抗拉强度和屈服强度随时效温度的升高而下降,其电导率显著提高。

两种780 MPa级热镀锌双相钢的低周疲劳断裂行为

本研究以两种780 MPa级热镀锌双相钢为研究对象,通过施加单向拉伸及应变控制的循环载荷,对两种材料的力学性能和疲劳寿命进行了研究。结果表明,高C成分的DP780具有更高的延伸率和n值,其组织中除了铁素体和马氏体之外还含有5%左右的残余奥氏体;对比两种材料的疲劳寿命曲线,发现高C成分DP780的疲劳寿命要高于低C成分DP780的疲劳寿命;残余奥氏体在循环加载过程中发生的马氏体相变对疲劳寿裂纹的萌生和扩展起到了一定延迟作用,使其具有较高疲劳寿命。

深潜器耐压壳用钛合金保载疲劳服役可靠性研究进展

深海潜水器耐压壳材料的服役可靠性直接关乎深潜器的作业安全,钛合金因其优异的深海环境服役性能成为制造深潜器耐压壳的关键材料。本文从深潜器用钛合金的种类出发,详细介绍了钛合金室温蠕变、低周疲劳及保载疲劳等主要失效形式的最新研究进展,归纳了钛合金保载疲劳的主要影响因素、微观损伤机制及寿命预测模型,以期为新型高强低保载效应的高性能钛合金研发提供参考。最后,提出了目前深潜器用钛合金构件服役可靠性评价亟待解决的若干问题和未来的研究方向。

缺口应力集中系数对TC4 ELI合金低周疲劳性能的影响

研究了缺口应力集中系数不同的深海潜水器耐压壳用TC4 ELI(Extra-low-interstitial)合金板材在恒总应变幅控制下的低周疲劳行为。结果表明,在应变幅较低(0.7%以下)和应变幅较高(0.8%和0.9%)条件下的光滑试样在循环初期分别发生了循环硬化和循环软化,而缺口试样在0.2%~0.7%应变幅条件下的循环初期均发生了循环硬化。通过循环载荷作用下材料滞回能的变化描述了TC4 ELI合金试样低周疲劳的损伤程度,得到了缺口应力集中系数与低周疲劳性能参数之间的关系,建立了相对裂纹萌生寿命预测模型。利用该模型能较好地预测缺口应力集中系数较低的TC4 ELI合金在高应变幅条件下的相对疲劳裂纹萌生寿命。

变形量和热处理对6060铝合金力学性能和导电率的影响

对530℃固溶处理后的6060铝合金进行了不同变形量下的室温轧制,研究了随后的时效处理温度和轧制变形量对合金微观组织结构、力学性能及导电率的影响。结果表明,合金的强度随轧制变形量的增大而升高,而伸长率有所下降;经70%变形量轧制后于180℃时效处理的合金的综合力学性能和导电率匹配较佳。合金的时效析出过程和微结构演化决定了6060铝合金的导电率和强度。

基于8.8级螺栓疲劳性能的预紧力优化

测量了8.8级螺栓的拉伸性能,根据螺栓材料的强度极限和屈强比研究了预紧力分别为强度的10%、30%和50%的极限条件下材料的疲劳性能。结果表明,当8.8级螺栓的预紧应力从10%强度极限提高到50%强度极限时,其疲劳极限由370 MPa降低到263 MPa。根据有效应力(σˉσˉ)参数法处理预紧应力对8.8级螺栓疲劳曲线的影响,得到了疲劳极限处的有效应力(σˉ10^7=562.75MPaσˉ10^7=562.75MPa)。当有效应力σˉ<σˉ10^7σˉ<σˉ107时预紧的8.8级螺栓不会发生疲劳失效,由此得到了8.8级M6和M27两种螺栓在不同应力比下所对应的最大预紧力和预紧扭矩曲线。

拉拔和轧制变形铝导线的结构演化及力学与导电性能

对工业用A4纯铝进行拉拔和轧制两种塑性变形,研究了纯铝导线材料的微观结构演化、强度和导电率。结果表明:在变形量较小时拉拔变形和轧制变形后纯铝铝导线主要由拉长晶粒组成,这些拉长晶粒由位错亚结构组成的小角晶界组成;在相近的等效应变变形情况下,轧制样品中高角晶界的比例更高。拉拔变形后样品的强度和塑性均优于轧制变形后的样品。拉拔变形使材料具有更高强度和导电率。探讨了材料的导电性与形变强化间的关系。

变形温度对应变强化深冷容器用S30408不锈钢组织结构演化的影响

对经9%预变形、在不同低温条件下拉伸变形后的深冷容器用应变强化S30408奥氏体不锈钢进行一系列的微观组织结构表征,研究了变形温度对其组织结构演变的影响。结果表明:9%预变形后在1.0×10-3/s应变速率下在-60℃和-196℃的拉伸变形促进了S30408不锈钢发生从g奥氏体向α′-马氏体的转变,拉伸温度越低转变量越多、板条越细;同时,随着拉伸温度的降低S30408不锈钢的显微硬度值升高。低温拉伸形变诱发S30408奥氏体不锈钢马氏体相变,其α′-马氏体与基体g奥氏体的位向关系为{111}g∥{011}α′,<101>g∥<111>α′,符合K-S关系。

温度对6101铝合金导线拉伸性能的影响

研究了6101铝合金单股导线在-70℃到70℃温度区间的拉伸性能。结果表明,6101铝合金导线在-70℃低温下具有较高的强度和较好的变形均匀性,但是随着变形温度的提高其屈服强度和强度极限都呈下降趋势。与在-70℃的拉伸性能相比,在70℃合金的强度极限和屈服强度分别降低了10.9%和9.3%。对应变硬化率和屈服强度与温度的相关性分析发现,在拉伸变形过程中合金样品的应变硬化率随着流变应力的增大和温度的升高呈下降趋势。晶格摩擦阻力极大的影响了合金的屈服强度,对比不同温度下6101合金的屈服强度增量的拟合计算结果与实验结果,得到了这种导线屈服强度增量与温度的关系,据此可预测此类导线在不同温度下的服役可靠性。

小尺度CA6NM马氏体不锈钢样品疲劳性能评价研究

通过对核主泵叶轮用小尺度超薄CA6NM马氏体不锈钢样品的对称弯曲疲劳和单轴拉-拉疲劳实验,获得了小尺度样品的疲劳性能,并将其与标准块体CA6NM马氏体不锈钢样品的疲劳性能进行了对比研究,研究利用超薄样品评价CA6NM不锈钢疲劳可靠性的可行性。研究发现,40 mm厚的超薄CA6NM钢样品拉伸强度比块体样品略高,但拉伸塑性明显降低;单轴加载下的40 mm厚的超薄样品在低周区的疲劳强度低于标准块体样品获得的疲劳强度,随着应力幅的降低,在高周区两者的疲劳强度性能差异逐渐减小,疲劳极限较为接近。相同40 mm厚的超薄样品的对称弯曲疲劳加载获得的疲劳强度远高于单轴拉-拉疲劳加载获得的疲劳强度,且高于块体样品的疲劳强度。小尺度超薄样品的疲劳性能与加载方式密切相关,对小尺度样品疲劳性能与块体材料疲劳性能差异的微观机理进行了探讨,并评价了采用小尺度超薄样品评价CA6NM钢疲劳可靠性的可行性。

8.8级螺栓用ML40Cr钢的疲劳性能和裂纹扩展行为

针对紧固螺栓在不同预紧力下的疲劳可靠性问题,对ML40Cr钢母材进行拉-拉疲劳和对称三点弯曲实验,研究输电铁塔用8.8级紧固螺栓用钢的疲劳性能和裂纹扩展行为。拉-拉疲劳实验的结果表明,在不同应变幅的疲劳加载条件下,以材料抗拉强度的50%作为平均应力时ML40Cr光滑试样的疲劳极限为263 MPa,缺口试样的疲劳极限为95 MPa。用有效应力(σ)参数法处理平均应力对ML40Cr疲劳曲线的影响,得到8.8级螺栓用钢ML40Cr的疲劳缺口敏感度为0.31。依据对称三点弯曲实验的疲劳实验结果,得到8.8级螺栓用钢ML40Cr的裂纹扩展速率关系式为da/d N=10-10(?K)2.2。探讨ML40Cr用钢的缺口疲劳强度和疲劳裂纹扩展机制。

粗糙表面高强铝合金导线疲劳寿命预测

研究了6101铝合金单股导线的表面粗糙度对其疲劳性能的影响。结果表明,随着表面粗糙度参数(轮廓最大高度Rz)的增加,铝合金导线的疲劳强度逐渐降低,当Rz从57.9μm增加到161.7μm时,疲劳极限下降了约36.4%。分析认为,Rz的增加引起理论应力集中系数Kt的增加,导致疲劳裂纹更易于萌生,致使样品的疲劳强度较低。结合有限元分析研究了Rz对Kt的影响,将表面粗糙度等效成尺寸为a_(0)=√πLR_(z)/2(L为平均缺口宽度)的初始裂纹,基于能量理论和Pairs公式提出了不同表面粗糙度铝合金导线疲劳寿命预测模型,有效地预测了铝合金导线疲劳服役可靠性。