406超高强度钢应力腐蚀开裂电化学研究

本文采用恒电位、恒载荷和动电位、恒载荷两种试验方法对406钢应力腐蚀电化学性能进行了试验研究。结果表明,电位是影响406钢应力腐蚀敏感性及其寿命的重要因素,并提出在产品使用过程中应避开406钢的敏感电位及外加电位保护的建议。     

大气环境下超高强度钢40CrNi2Si2MoVA腐蚀失效行为及规律研究

通过40CrNi2Si2MoVA超高强度钢在北京、团岛、万宁地区的自然大气暴露试验,利用失重分析、宏观及微观形貌观察、XRD、EDX和拉伸试验研究了40CrNi2Si2MoVA超高强度钢的大气腐蚀失效行为和规律.结果表明:40CrNi2Si2MoVA超高强度钢的大气腐蚀经历了由快到慢的过程.大气暴露1a,2a和3a的样...     

用慢拉伸法研究GC-4超高强度钢的应力腐蚀开裂敏感性

 本文采用慢拉伸试验法研究了GC-4超高强度钢（40CrMnSiMoVA）的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明,三种热处理的GC-4钢在典型模拟环境3％NaCl溶液和蒸馏水中都对应力腐蚀开裂敏感。环境介质的存在使该钢的抗拉强度、总应变和断裂能大大降低,而且,阴极极化和阳极极化都使其应力腐蚀开裂敏感性显著提高。分析表明,氢脆和阳极溶解都是导致GC-4钢应力腐蚀开裂的重要原因。     

海洋环境与疲劳载荷联合作用下喷丸超高强度钢损伤机制

舰载机起落架结构既要遭受海洋大气、海上盐雾和海浪飞溅等严酷海洋环境的侵蚀作用,又要承受较大的弹射起飞/拦阻着舰载荷,在海洋环境与疲劳载荷联合作用下超高强度钢起落架结构承载能力显著劣化,对使用安全构成严重挑战。针对超高强度钢喷丸和未喷丸两种试验件,基于舰载机服役的海洋环境,开展了腐蚀+疲劳交替试验和预腐蚀疲劳试验研究,得到了疲劳寿命变化规律,通过粗糙度、晶粒度、显微硬度、残余应力和疲劳断口分析,揭示了喷丸对疲劳寿命增强的作用机制、腐蚀+疲劳损伤交替作用机制和预腐蚀疲劳损伤作用机制。结果表明,喷丸强化后疲劳寿命平均增幅为93.1%;对于喷丸试验件,深度约为20 μm的轻微点蚀,导致疲劳寿命衰减幅度达到30%;喷丸强化与腐蚀两者之间存在着此消彼长的竞争机制;腐蚀+疲劳交替作用损伤机制对该型超高强度钢造成的疲劳寿命衰减要比预腐蚀疲劳损伤机制严重得多,加速腐蚀试验时间相同的条件下前者疲劳寿命为后者的47%~54%。     

夹杂物特征参数对拉伸载荷下超高强度钢裂纹萌生与扩展的影响

采用扫描电镜原位观测的方法,动态跟踪观察拉伸载荷作用下航空发动机轴类超高强度钢MA250中不同形状和尺寸的TiN夹杂导致裂纹萌生与扩展的微观行为,从微观角度分析拉伸载荷作用下夹杂物的几何长轴与外加载荷方向成不同角度时裂纹的萌生方式.同时讨论TiN夹杂中第一条裂纹萌生所需的应力与夹杂物面积的关系.结果表明,夹杂物面积越大,第一条裂纹萌生所需的应力越小.     

23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢DCB试样在3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为

23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢具有优异的强韧性配合,逐步取代现役的超高强度钢,被广泛地应用于起落架等航空关键承力构件中。研究了23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢的应力腐蚀开裂(SCC)行为,对该材料的安全可靠应用具有重要的意义。采用双悬臂(DCB)试样研究了23Co14Ni12Cr3Mo超高强度钢在3.5%NaCl溶液中的SCC分叉行为,为该材料在航空航天领域安全可靠地使用提供了理论数据。采用扫描电子显微镜(SEM)对试验开裂后的断口形貌进行了表征,采用X射线电子衍射技术(XRD)结合能谱(EDS)技术对腐蚀产物进行分析。结果表明应力腐蚀裂纹扩展分叉,断口形貌在裂纹扩展前期、中期和后期分别为穿晶(TG)形貌、穿晶伴随沿晶(IG)形貌并含有二次微裂纹以及沿晶脆性断裂。该超高强度钢腐蚀产物主要包括Fe、Cr、Co的氧化物,结合Co、Cr、Ni、Mo在应力腐蚀过程中的变化,讨论了裂纹扩展分叉机理。     

预腐蚀对AF1410电子束焊接头疲劳性能的影响

AF1410钢是一种新型的超高强度钢,是船舶、航空飞机的重要承力构件首选材料之一。这些承力构件通常采用电子束焊接,针对这些构件服役条件的特殊性,本课题提出了盐水预腐蚀对疲劳性能影响的试验方法,验证了AF1410钢电子束焊接接头在特殊环境下的可靠性。测试了不同腐蚀时间、不同载荷下AF1410钢电子束焊接接头在盐水中的腐蚀疲劳性能,对获取的大量试验数据进行了深入分析。试验结果表明,预腐蚀对AF1410钢电子束焊接接头的疲劳寿命有一定影响,会降低焊接构件在交变载荷下的使用寿命。     

超高强度钢30Cr3SiNiMoVA的氢脆及应力腐蚀开裂敏感性

本文研究测定了30Cr3SiNiMoVA钢的氢脆敏感性和抗应力腐蚀开裂性能,试验结果表明:超高强度钢30Cr3SiNiMoVA淬火态和淬火回火态的试样经渗氢镀镉处理后,100小时未断的临界应力值σ_c分别为118和120kgf/mm~2,σ_c/σ_(bH)比值分别为0.56和0.57,对氢脆较为敏感。去氢处理后性能有所改善。用表面裂纹法测定该钢在0.5％K_2Cr_2O_7水溶液中的应力腐蚀临界强度因子k_(Is)cc为73kgf/mm~3/~2,K_(Is)cc/K_(Ic)为0.28,该钢在0.5％K_2Cr_2O_7水溶液中应力腐蚀开裂是敏感的。     

高强度沉淀硬化不锈钢与KIC和KISCC

分析了航空用沉淀硬化不锈钢的化学成分与力学性能之间特别是断裂韧度(KIC)和应力腐蚀门坎值(KISCC)的关系,指出沉淀硬化不锈钢的KIC和KISCC数值接近,而以二次硬化为主的不锈钢的KIC和KISCC差别较大,表现出与高合金超高强度钢相同的特征.文章指出,因二次硬化引起基体中Cr,Mo含量的减少与KIC和KISCC差别直接相关;由上述分析,引出超高强度不锈钢设计原则的初步构想.     

预拉伸对Al-Li合金应力腐蚀行为的影响

 在时效前对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金进行拉伸变形,用慢应变速率拉伸试验和恒应变三点弯曲试验研究了合金的在3.5％NaCl水溶液中的应力腐蚀行为,并测定了合金的拉伸性能。表明预拉伸变形提高了合金的应力腐蚀抗力和强度。预拉伸变形量4％时,合金具有最低的应力腐蚀开裂敏感性和最高的断裂延伸率。预拉伸变形量从4％至8％时,对合金应力腐蚀开裂敏感性影响不大,合金的延伸率下降也不明显。用透射电镜分析了合金的显微组织与应力腐蚀性能及拉伸性能之间的关系。     

加外极化对40CrNi2Si2MoVA钢腐蚀断裂特性的影响

 应用微机辅助电化学测试方法、控制电位慢拉伸及断裂力学试验方法,研究了外加极化对40CrNi2Si2MoVA钢在3.5％NaCl溶液中腐蚀断裂特性的影响。在阳极极化(-635mV)和阴极极化(1 350mV)电位下,慢拉伸断裂总应变ε_f相应为空气中的54％和49％。阳极极化(偶铜)增加了裂纹扩展速率,阴极极化降低了裂纹扩展速度。根据不同条件下腐蚀断裂特性参数的变化,结合宏观及扫描电镜断口分析,该钢在3.5％NaCl溶液中的腐蚀断裂机理为裂尖阳极溶解与氢脆共同作用。     

超高强度钢的喷丸强化

总结了航空常用超高强度钢0Cr13Ni8Mo2Al,30CrMnSiNi2,16Co14Ni10Cr2MoA和40CrNi2Si2MoVA喷丸强化所产生的残余压应力场特征,研究了喷丸所造成的表面粗糙度和表面残余应力等表面完整性变化,初步定性探讨了超高强度钢喷丸强化后表面完整性的改善及其对疲劳性能的影响.结果表明,喷丸可显著提高疲劳寿命和有效提高疲劳极限,而且对某一给定材料而言存在一个最佳的喷丸规范.     

40CrNi2Si2MoVA钢机械加工与喷丸试样旋转弯曲疲劳寿命的预测方法

为了预测机械加工及喷丸强化后40CrNi2Si2MoVA钢试样在室温下的旋转弯曲疲劳寿命,结合商用有限元软件ABAQUS和疲劳寿命分析软件FE-SAFE对不同数值计算方法的适用性及准确性进行比较,提出了喷丸强化40CrNi2Si2MoVA钢的寿命预测经验公式。结果表明:对于机械加工试样,选择"Brown-Miller"算法和表面残余应力用于计算可获得比较准确的预测结果;对于喷丸强化试样,高应力水平下也可选用"Brown-Miller"算法及表面残余应力,而低应力水平下则应改用"Stress-based Brown Miller"算法及最大残余应力。基于上述两种方法提出的经验公式:σmax=–64.378·lgN+1449.268,可改善40CrNi2Si2MoVA钢喷丸强化试样疲劳寿命预测的准确性。     

延性材料断裂准则与平面应变断裂韧度

延性材料的临界断裂规律对结构完整性评价和金属塑性成形分析具有重要意义,但相关的弹塑性断裂强度研究长期存在瓶颈。本文针对30Cr2Ni4MoV低压转子钢和3Cr13不锈钢,完成了不同应力三轴度的4类试样拉伸破坏试验,基于FAT （Finite-element-analysis Aided Testing）方法,通过有限元迭代分析实现试样的载荷-位移关系逼近,进而获得材料直至断裂的全程等效应力-应变关系,并以此通过有限元正向分析获取4种试样的临界断裂阈值和临界应力三轴度,提出了基于临界断裂单元的应力三轴度与第一主应力阈值之间的对数型断裂强度准则。结果表明,2种材料、4类试样的FAT阈值分析结果与断裂强度准则符合良好。最后,基于断裂强度准则提出了依据I型裂纹尖端的应力分布预测材料平面应变启裂断裂韧度的新方法,并获得了30Cr2Ni4MoV低压转子钢和3Cr13不锈钢的平面应变启裂断裂韧度,结合临界断裂准则和裂纹静态扩展机理,提出了I型裂纹的材料J阻力曲线的理论预测方法,并给出了30Cr材料的预测结果。     

表面过腐蚀对导管疲劳断裂的影响及腐蚀试验

在除焊药腐蚀过程中 1Cr1 8Ni9Ti不锈钢导管易出现过腐蚀现象。过腐蚀区晶界开裂或掉晶缺口会导致应力集中 ,引起导管产生疲劳断裂。用高频焊接工艺取代高温钎焊工艺或对腐蚀后的钎焊导管加强检查是消除过腐蚀缺陷切实可行的措施     

16Co14Ni10Cr2Mo钢冲击裂纹的形成和扩展机制

研究了16Co14Ni10Cr2Mo钢在冲击载荷下的断裂机制。研究发现，该钢种裂纹钝化方式为角形钝化，裂纹的扩展是高能界面上空穴连接够有选择性的过程，与一次空穴和二次空穴的形成有关。     

Influence of laser shock peening on surface integrity and tensile property of high strength low alloy steel

Laser Shock Peening (LSP) is a well-established surface treatment commonly used to improve mechanical properties of material's surfaces. To further understand the relationship between tensile property and fatigue life improvement of high strength low alloy steel in the LSP process, LSP treatment of 32CrNi high strength low alloy steel was carried out by YAG laser with pulse energy of 15 J, and tensile property was tested by electronic universal material testing machine. Surface morphology, residual stress and tensile fracture of the specimens before and after LSP were observed by white light interferometer (WLI), X-ray measuring apparatus and scanning electron microscope (SEM). Result shows that LSP did not change tensile strength of 32CrNi steel but cause yield characteristic transform from obvious yield point to no yield phenomenon which is the only factor benefiting fatigue life, indicating that the increment of fatigue life was probably related to the disappearance of yield phenomenon. Formation mechanisms of tensile fractures and yield phenomenon induced by LSP at room temperature were also discussed and completely revealed. Deeper compressive residual stress and flat grains contributed to the transition of yield characteristic and lower elongation rate of 32CrNi steel subjected to LSP.     

Microstructure and mechanical properties of hybrid fabricated 1Cr12Ni2WMoVNb steel by laser melting deposition

 Laser melting deposition was carried out to deposit a 1Cr12Ni2WMoVNb steel bar on a wrought bar of same material. Room-temperature tensile properties of the hybrid fabricated 1Cr12Ni2WMoVNb steel sample were evaluated, and microstructure, fracture surface morphology, and hardness profile were analyzed by an optical microscope (OM), a scanning electron microscope (SEM), and a hardness tester. Results show that the hybrid fabricated 1Cr12Ni2WMoVNb steel sample consists of laser deposited zone, wrought substrate zone, and heat affected zone (HAZ) of the wrought substrate. The laser deposited zone has coarse columnar prior austenite grains and fine well-aligned dendritic structure, while the HAZ of the wrought substrate has equiaxed prior austenite grains which are notably finer than those in the wrought substrate zone. Besides, austenitic transformation mechanism of the HAZ of the wrought substrate is different from that of the laser deposited zone during the reheating period of the laser deposition, which determines the different prior austenite grain morphologies of the two zones. Microhardness values of both the laser deposited zone and the HAZ of the wrought substrate are higher than that of the wrought substrate zone. Tensile properties of the hybrid fabricated 1Cr12Ni2WMoVNb steel sample are comparable to those of the wrought bar, and fracture occurs in the wrought substrate zone during the tensile test.     

航空用不锈钢焊接导管的损伤容限研究

基于断裂力学方法开展了1Cr18Ni9Ti导管TIG焊对接结构的损伤容限分析,在测试其母材和TIG焊接头拉伸性能、断裂韧度和疲劳裂纹扩展速率的基础上,分析其失效模式,确定损伤容限ac。研究结果表明:1Cr18Ni9Ti导管TIG焊对接结构在工况振动载荷下,损伤容限ac为0.9mm,导管失效形式为泄露。