激光金属沉积成形304不锈钢的疲劳断裂机理分析

激光金属沉积是一种应用广泛的激光增材制造技术,文中对激光金属沉积成形304奥氏体不锈钢进行疲劳试验,并对其疲劳断裂机理进行了分析.根据试验结果绘制激光金属沉积成形304奥氏体不锈钢的应力-寿命(S-N)曲线,结果表明,应力幅的大小对疲劳断口形貌有着至关重要的影响.应力幅越大,疲劳断口越粗糙,在较高的应力幅作用下,断裂试样表面存在随机分布的孔洞和裂纹,材料缺陷如氧化物夹杂和孔洞是导致疲劳裂纹萌生的主要原因,而在较大的应力幅(如275 MPa)作用下,较大的局部塑性变形也是导致疲劳裂纹萌生原因之一,随着应力幅的增大,疲劳条带更加清晰,在较高的应力幅作用下,多个滑移系的相交导致疲劳条带不在同一平面内扩展,并且裂纹扩展区内出现轮胎压痕.随着应力幅的增大,由于疲劳裂纹扩展区内塑性变形量的增大导致疲劳裂纹扩展区中二次裂纹数量增加.

金属橡胶用0Cr18Ni9Ti不锈钢丝疲劳断裂机理研究

运用扫描电镜和X射线衍射等技术，对金属橡胶的基体材料0Cr18Ni9Ti不锈钢丝做了金相观察分析，考察了冷拔变形量对不锈钢丝微观组织和力学性能的影响，分析了不锈钢丝动态加栽疲劳断口的形貌特征。实验结果表明：0Cr18Ni9Ti不锈钢丝经冷拔后内部存在大量孔洞，形变诱发大部分奥氏体组织发生了马氏体相变，使钢丝强度增大的同时降低了塑性；随冷拔变形量的增大，钢丝抗拉强度先增大后减小，延伸率持续减小；非金属夹杂物夹层以及孔洞存在的位置易形成应力集中，在循环应力作用下产生撕裂和孔洞累积，使断口呈现出木纹状断口或准解理-韧窝断裂的形貌特征。

混凝土疲劳断裂机理及其尺寸效应

采用 5 0 0mm× 2 0 0mm× 10 0mm和 75 0mm× 30 0mm× 10 0mm两种尺寸的三点弯曲梁试件 ,应用电阻应变片法测定混凝土裂缝的亚临界扩展量 ,研究了在等幅重复荷载作用下混凝土裂纹的亚临界扩展规律。研究结果发现 ,混凝土疲劳裂缝扩展过程分为三个阶段 ,即混凝土裂缝端部的微裂缝形成阶段、宏观裂缝稳定开展阶段和失稳破坏阶段 ;混凝土疲劳裂缝扩展率da/dN符合Paris公式 ,但存在尺寸效应。

一种车轮铸钢材料热疲劳断裂特征分析研究

分析一种车轮铸钢材料在 75 0℃和 2 0℃之间不同温度循环范围的热疲劳断口形貌特征。在循环上限温度超过 0 .5 Tm 时 ,热疲劳损伤是蠕变损伤占主导地位 ,沿晶脆性断裂为主要机制。在循环上限温度低于0 .5 Tm 时 ,热疲劳断裂机制为以解理为主要特征的穿晶断裂。随着循环上限温度进一步下降 ,热疲劳损伤程度较轻 。

TNM-TiAl合金室温高周疲劳性能研究

采用升降法与成组法对TNM-TiAl合金试样进行了应力比R=-1的室温拉压疲劳和R=0.1的室温拉伸疲劳试验,得到TNM-TiAl合金的P-S-N曲线,并对断口进行了分析。结果表明:TNM-TiAl合金对应力十分敏感,R=-1和R=0.1时的曲线整体呈较为平直的斜线,R=-1时的疲劳极限为414.7 MPa,R=0.1时的疲劳极限为285.6 MPa。R=0.1的S-N曲线远低于R=-1的S-N曲线;R=-1时,应力幅与疲劳寿命的关系满足Basquin方程。疲劳试件宏观断口较为粗糙,静态拉伸宏观断口平整,两者差异较大。拉伸断口整体分为裂纹萌生区与扩展区,其中起裂源均位于试样表面或板状试件的边角棱线处,起裂源区域包括γ相的解理断裂面、片层团的沿层解理面以及β0相平整的穿晶断裂平面等特征。疲劳断口整体分为裂纹萌生区、扩展区与瞬断区,其中裂纹萌生区分为表面沿层起裂和γ相起裂。TNM-TiAl合金的疲劳断裂为脆性断裂,主要体现在扩展区上大量的片层团穿层断裂、扭折撕裂、γ相解理断裂和β0相穿晶断裂。同寿命量级下,R=-1的断口与R=0.1的断口断裂类型相似,但R=-1的断口萌生区与扩展区更加平整。90%疲劳寿命中断试件未出现微裂纹,证明疲劳寿命主要体现在裂纹的萌生,而裂纹扩展的寿命占比不到总寿命的10%。

缺口对7A85铝合金拉伸性能和疲劳性能的影响

在光滑试样表面预制深度为0.1 mm和0.2 mm的环状缺口,研究了不同缺口尺寸对7A85铝合金拉伸性能和疲劳性能的影响,并分析了7A85铝合金含缺口试样的疲劳断裂机理。结果表明,随着缺口深度由0 mm增加至0.2 mm,7A85铝合金试样的抗拉强度、断后伸长率和疲劳强度分别下降了6%、47.5%、44.4%。缺口对7A85铝合金塑性的影响远大于拉伸强度,且其抗拉强度与疲劳强度呈线性关系。试样疲劳缺口系数随着缺口尺寸和循环次数的增加而增大。7A85铝合金试样的疲劳裂纹源通常是富铁的第二相颗粒,环状缺口根部应力集中促进了多疲劳裂纹源萌生,多个裂纹源同时扩展使得试样有效承载面积快速减少,导致疲劳寿命急剧缩短。

国产316LN不锈钢的室温低周疲劳行为研究

测试了国产第三代核电站一回路主管道材料-316LN不锈钢的室温低周疲劳性能,讨论了微观机理并建立了Manson-Coffin疲劳寿命模型。结果表明,随着应变幅的增大,滞回曲线宽度及峰值应力随之增大,疲劳过程中先后发生了循环硬化、快速循环软化、慢速软化和失稳四个变形阶段;应变幅由0.2%逐渐增加至1.2%的过程中,疲劳周次从105逐渐降低至102;疲劳断口由裂纹源区、扩展区和最终断裂区组成,疲劳裂纹主要萌生于表面,裂纹区具有典型的疲劳辉纹形貌,最终断裂区具有韧窝形貌。

蠕化率对蠕墨铸铁高周疲劳性能的影响

对不同蠕化率的蠕墨铸铁进行了室温轴向拉压的疲劳试验,对显微组织进行了观察,对拉伸性能进行了测试,研究了高周疲劳性能及疲劳断裂机理研究了。结果表明,随着蠕化率的升高,蠕墨铸铁的抗拉强度和条件疲劳极限下降。当珠光体含量在87%左右,蠕化率从53.9%升高至92.62%时,石墨团簇直径从330μm增加到730μm,抗拉强度从665 MPa降低到440 MPa,减小了34%,疲劳极限从223 MPa降低到160 MPa,减小了28%;蠕墨铸铁的裂纹是在石墨处或脱粘处开始萌生并沿团簇扩展,珠光体对裂纹扩展有阻碍作用;石墨团簇是疲劳寿命的主要影响因素,石墨团簇越小,分布越均匀,疲劳寿命越高。