离子注入可以改善轴承表面性质

马歇尔空间飞行中心的研究人员一直在研究向金属中注入氮离子和钛离子,以改善材料的抗疲劳、耐腐蚀和耐磨损性能,而又不改变材料的整体性能。使用离子注入工艺可以节约铬和钴等战略物资,以便在更需要的地方使用     

成果简介

1　等离子体改性技术本成果主要包括离子注入技术、离子镀技术及与等离子体相关的复合工艺技术。离子注入是将工作物质的原子或分子电离、加速 ,形成载能离子束辐照材料表面 ,通过表面成分和结构的变化 ,可有效地改变材料表面的机械、电、化学等性能 ,如提高表面硬度、降低摩擦系数、耐磨、耐腐蚀和耐疲劳等。离子注入聚合物对陶瓷也可增大硬度 ,改善导电性 ,减少表面裂纹等。本成果已成功应用于硬质合金钻头和钛合金人工关节生产 ,成为一种新的革新工艺。实践证明 ,本技术对硬质合金金刚石、高速工具钢、模具钢、钛合金、铜和银等材料的表…     

FGH95粉末高温合金低周疲劳性能研究

通过对飞机发动机涡轮盘材料FGH95粉末高温合金在600℃、650℃下的低周疲劳性能的研究，获得了中值和置信度γ=95％、存活率P=99．87％的低周疲劳数据。以及表征材料特性的应变-寿命曲线、循环应力-应变曲线和各应变疲劳参量。为飞机发动机的粉末涡轮盘设计选材和寿命预估提供了依据。     

离子注入技术的应用和发展

本文综述了离子注入技术的特点、应用、效益和发展,最后介绍了工业用离子注入机。一、离子注入技术的特点离子注入是一种新型表面处理技术。它是通过注入外来离子改变材料近表面化学成分和表面层结构,从而提高材料表面的物理、力学和化学性能,同时又保持基体材料原有性能、尺     

基于材料疲劳特性的零部件低周疲劳试验载荷修正

航空发动机零部件低周疲劳试验时,由于试验温度与发动机实际工作环境温度不一致,需要对载荷进行修正。基于材料疲劳特性数据,给出了一种疲劳试验的载荷修正方法。该方法可综合考虑循环次数、循环类型、应力集中、循环硬化/软化等材料特性的影响,相比以往依据极限强度进行载荷修正的方法更为全面、合理。同时,给出了基于材料疲劳特性进行载荷修正的流程图,通过实例介绍了该方法在低周疲劳试验载荷修正中的应用。     

疲劳韧性的数学表达式

通过对疲劳过程中材料能耗的分析,利用材料的循环应力－应变特性,建立了疲劳韧性的数学表达式,可用来较为准确地估算材料对应任一疲劳寿命的疲劳韧性。用该表达式对８种不同材料的应变疲劳试验数据进行了分析,获得了关于疲劳韧性的若干重要结论。     

玻璃纤维增强铝合金层合板疲劳性能试验研究

纤维增强金属层板兼具复合材料和金属材料的优点,是理想的民机结构备选材料.本文对玻璃纤维增强铝合金层合板在不同应力比下裂纹萌生及疲劳裂纹扩展性能进行了试验、测试和分析,获得了不同应力比及应力幅值对疲劳裂纹萌生和疲劳裂纹扩展的影响规律,给出了纤维增强铝合金层合板(FML)在疲劳载荷作用下疲劳特性,对此类材料的设计及应用有一定参考价值.     

超载对无裂纹缺陷试件疲劳寿命的影响

采用无裂纹缺陷试件进行疲劳试验得到试件的疲劳寿命,同时利用考虑了记忆特性的局部应力应变法对试件的疲劳寿命进行定量分析。主要讨论了材料的记忆特性与可用性系数, 采用Neuber近似解法求出局部应力应变,然后按照Manson-Coffin公式求出各级载荷的疲劳寿命和对应的疲劳损伤,采用:Miner疲劳累积损伤理论估算疲劳寿命,最后讨论了超载对裂纹形成寿命和裂纹扩展寿命的影响。     

离子注入对高温合金蠕变/疲劳性能的影响

对GH4169合金及Ti C离子注入合金的试样在650℃的低周疲劳和蠕变/疲劳进行了试验研究.利用X射线衍射仪、透射电镜和扫描电镜技术分析了蠕变/疲劳损伤机制及合金强化的原因.结果表明:GH4169合金注入足够量的Ti C离子会增强位错的应力场,引起表层硬化,阻止位错运动,在表层形成TiC相微观弥散结构,提高了蠕变/疲劳性能.     

提高航空材料疲劳寿命的两种新技术—激光冲击和爆炸冲击

激光冲击和爆炸冲击是两种新的表面处理技术用于改善航空材料的疲劳特性。本文论述了它们的原理、特点和发展，并根据实验结果讨论了这两种技术提高航空材料疲劳寿命的机制，最后还对这两种技术进行了比较和分析。     

复合材料机械连接数值模拟技术

由于复合材料的脆性、弹性和强度等性能参数的各向异性的特性,使得其无论是静载分析还是疲劳分析均比金属材料的分析复杂;层合板的层间特性和疲劳分析中材料性能的退化,更是加剧了问题的复杂性。应力分析的准确性、失效准则的合理性及材料性能退化准则的客观性,为数值模拟方法的可行性及其结果的可信性奠定了基础。     

正交各向异性材料粘塑性损伤统一本构关系研究

用损伤力学与粘塑性理论相结合的方法,将正交个性异性材料的粘塑性统一本构模型［１］进行了修正和推广,建立了在蠕变与疲劳载荷交互作用下正交各向异性材料的粘塑性损伤统一本构模型。用该模型预测了ＤＤ３ 单晶合金的蠕变和疲劳特性以及蠕变和疲劳损伤,预测了在循环载荷作用下材料的蠕变与疲劳交互作用损伤及其寿命。同时将计算结果和试验结果进行了比较     

金属离子注入表面优化技术

离子注入材料表面优化技术首先是由氮离子注入改善金属材料表面耐磨性开始的,其研究开发和工业应用已有近20年的历史。此技术在许多领域得到成功的应用,受到许多国家的高度重视。 80年代以来,金属元素(如Ti、Zr、V、Nb、Mo等过渡金属和Y、Ce等稀土金属)离子注入材料表面优化研究将此技术推进到一个新阶段。已经取得的研究和应用结果表明,金属离子注入可以综合地改善材料表面的多种性能,如耐磨、润滑、耐蚀、抗疲劳等,比氮离子注入的表面改性效果更加有效,其应用范围也更广泛。 金属离子注入材料表面优化技术的基本过程和工作原理,概括地说就是一台离子注入机产生100keV量级能量的离子束,再将载能的离子束打到需要优化处理的材料表面,引起材料表面层内成分、结构和性能的变化,以改善材料表面的耐磨、润滑、耐蚀、抗疲劳等性能。     

TC11材料高低周复合疲劳试验研究

对航空发动机风扇/压气机叶片用TC11材料的高低周复合疲劳(L-HCCF)进行了试验研究.通过对试验结果的统计分析,获得了TC11材料高低周复合疲劳特性;同时,运用TC11材料高低周复合疲劳线性累积损伤评估方法,对TC11材料的疲劳寿命进行了评估并与试验结果进行了对比,预测结果与试验结果基本吻合.本文研究可为在役发动机...     

GH30合金疲劳-蠕变概率模型的研究

基于疲劳-蠕变特性函数基础上,提出了针对镍基高温合金材料的疲劳-蠕变耦合失效模式的概率模型的研究方法.针对镍基合金GH30的连续疲劳-蠕变交互作用的试验结果,确定了GH30在600℃温度下的疲劳-蠕变特性函数,考虑随机因素后,进行了GH30材料在疲劳-蠕变耦合失效模式下的概率模型分析,研究表明随机因素对材料的失效概率很大,通过灵敏度分析可确定影响破坏的主要因素以提高寿命.      

航空钛合金抗疲劳表面改性技术研究进展

重点介绍了提高钛合金疲劳性能的表面改性技术的最新研究进展。主要从喷丸强化、激光冲击强化、挤压、滚压、离子注入、滚磨光整加工、水射流喷丸等典型方式对钛合金的加工能力、作用机理,以及加工后零件的残余应力水平和疲劳性能等方面进行了阐述,以期为航空钛合金零件的表面改性提供借鉴。     

单向帘线增强橡胶复合材料在疲劳过程中的温升

以单向帘线增强橡胶复合材料为研究对象,利用自行建立的疲劳试验系统,研究了周期载荷作用下橡胶事材料表面温升的一般规律;讨论了实际热生成对材料疲劳行为的影响。为评价轮胎疲劳特性提供了有效的手段。     

NiTi合金榫接结构微动疲劳研究及数值模拟

利用NiTi合金的独特性质,提出了将NiTi合金作为压气机榫接结构的材料.通过有限元软件MSC.Marc进行数值模拟,研究在低周、高低周复合载荷作用下NiTi合金抗微动疲劳特性,并提出利用节点的微动综合参数(FFD)值确定危险点,用名义应力法预测构件的微动疲劳寿命的方法.结果表明:提出的微动疲劳寿命预估方法是合理有效的,NiTi形状记忆合金的抗微动疲劳特性明显优于TC11等普通材料.      

材料循环应力-应变行为及循环应变寿命的研究

材料的循环应力-应变行为以及循环应变与寿命的关系是材料的主要疲劳特性,用局部应力 -应变法计算构件疲劳裂纹形成寿命时要用到它们。使用这些疲劳特性的不同描述方法给寿命计算带来的误差差别很大。依据试验结果对目前的一些描述方法作出比较,并指出较为合理的选择。     

4种铝合金的应变疲劳力学特性的研究

 分析了 4种铝合金在循环应变作用下的力学行为及材料在纵、横或高向的应变疲劳力学性能的差异。实验结果表明,不同的取样方向对铝合金的应变疲劳寿命的影响主要取决于材料的塑性。4种铝合金在纵、横或高向的循环应力-应变行为均表现为循环硬化。7475 T735 1合金较之其他 3种材料具有较好的应变疲劳特性