Aermet100钢制坯工艺对微观组织和力学性能的影响

针对Aermet100钢研究了大规格棒材锻造工艺对微观组织和力学性能的影响.研究结果表明:细化锻造过程的晶粒度有利于获得较高的断裂韧度.细化晶粒度的途径主要有锻造加工温度控制在再结晶区间和增大总变形比.Aermet 100钢锻造温度区间应控制在950～1100℃之间进行,终锻温度控制在950～1000℃;总变形比之和应大于20.     

Co-Ni超高强度钢的组织与性能

研究了回火温度对Co-Ni超高强度钢AerMet100显微组织和力学性能的影响.430℃回火,板条边界存在的粗大渗碳体使钢的冲击韧性和断裂韧性出现最低值.455℃回火导致硬化峰,主要是位错上有细小碳化物的析出共格区所致.482℃回火,片状渗碳体减少及板条边界形成的薄膜状的逆转奥氏体,钢的韧性迅速增加.高温回火,M2C粗化并失去与基体的共格关系,钢强度下降.采用大型真空炉试制的大规格AerMet100棒材,各项指标满足标准要求,主要力学性能σb 为2000MPa,KIC为110MPam.     

23Co14Ni12Cr3MoE(A-100)钢的研究进展

从23Co14Ni12Cr3Mo E(简称A-100)钢开坯锻造与基本力学性能的关系、材料热工艺引起的晶粒度变化与基本力学性能的关系、二次硬化析出规律、疲劳性能等几个方面阐述A-100钢的基本特点。在300M钢确立的多次镦拔大锻比开坯的基础上,研究形成了高温均质化处理和第一火次大变形的开坯技术,由此奠定了A-100钢开坯锻造的技术基础。A-100钢断裂韧度更易受到热变形工艺参数的影响,1140℃及以上温度加热后20%以内的小变形导致晶粒粗大甚至出现混晶,降低断裂韧度。低温锻造变形后,A-100钢的二次硬化规律明显变化,抗拉强度峰值温度后移至468℃,过时效随温度的升高,强度降低缓慢。A-100钢具有循环硬化特征,疲劳裂纹扩展性能优于300M钢;3.5%NaCl盐水的腐蚀环境对A-100钢的高周疲劳性能有显著的弱化作用。     

夹杂物体积分数和平均间距对高Co—Ni超高强度钢断裂韧度的影响

微孔聚集延性断裂模式的高Co-Ni超高强度钢的断裂韧度受显微组织和夹杂物特征控制。影响断裂韧度的夹杂物特征包括夹杂物性质、大小、体积分数、平均间距和夹杂物抗空穴形核能力。在固定显微组织和夹杂物抗空穴形核能力因素的基础上,分析夹杂物体积分数f、夹杂物平均间距X0对临界裂纹尖端张开位移δIc的影响,得出高Co-Ni超高强度钢临界裂纹尖端张开位移与夹杂物体积分数f-1/3和平均间距X0呈线性关系。结果表明,减小夹杂物体积分数、增大夹杂物平均间距有利于高Co-Ni超高强度钢断裂韧度的改善。     

含裂纹金属薄板的断裂韧度与剩余强度研究

为了探究影响含裂纹铝合金薄板材料断裂韧度、剩余强度的几何因素以及韧性材料的断裂机理,对典型航空铝合金2524-T3薄板,采用不同宽度、不同初始裂纹长度的中心裂纹板试样进行试验,测定材料的K-R阻力曲线,确定平面应力断裂韧度Kc和表观断裂韧度Kapp.试验结果表明:对于薄板结构,K-R阻力曲线与板宽相关;试件宽度、初始裂纹长度对断裂韧度和表观断裂韧度的确定都有影响,且板宽度的影响较大.基于上述结论,推荐两种可同时反映韧性材料断裂中的净截面屈服效应和韧性撕裂过程的剩余强度预测方法.     

碳纤维增强复合材料层间断裂韧度

采用双悬臂梁(double cantilever beam,DCB)和端部缺口弯曲(end notch bending,ENF)实验方法,对T300/CYCOM 970复合材料的Ⅰ型和Ⅱ型层间断裂韧度进行研究。通过体式显微镜及CCD摄像机对裂纹尖端位置做连续记录,观察损伤起始和演变,并对观察到的基体开裂、分层扩展等现象进行分析,研究层间断裂的特点,计算得出材料Ⅰ型断裂韧度GIC和Ⅱ型层间断裂韧度GⅡC,并通过实验对比分析热压罐固化和热补仪固化对复合材料断裂韧度的影响。结果表明:Ⅰ型断裂韧度实验中产生的裂纹扩展过程并不非常稳定,载荷随着位移以及裂纹长度的增加出现上下波动;Ⅱ型断裂韧度实验中产生的裂纹最初随着位移增加并不扩展且载荷线性增长,当载荷接近临界载荷Pc时,裂纹沿层间迅速不稳定扩展,载荷急剧下降;采用热压罐固化比采用热补仪固化Ⅰ型断裂韧度高43%,Ⅱ型断裂韧度高19%。     

纳米TiAlN涂层硬质合金刀具高速铣削AerMet100钢刀具寿命研究

采用2种新型纳米TiAlN结构涂层硬质合金刀具对AerMet100钢进行一系列的铣削试验,获得了切削速度和每齿进给量对刀具寿命的影响规律.并通过对比分析获得:在较低速铣削条件下宜采用耐磨性好的超细晶粒硬质合金作为刀具基体材料,而较高速铣削条件下宜采用韧性更好的细晶粒硬质合金作为刀具基体材料.     

含裂纹铝合金薄板的断裂韧度与剩余强度研究

为了探究影响含裂纹铝合金薄板材料断裂韧度、剩余强度的几何因素以及韧性材料的断裂机理,对典型航空铝合金2524-T3薄板,采用不同宽度、不同初始裂纹长度的中心裂纹板试样进行试验,测定材料的K-R阻力曲线,确定平面应力断裂韧度Kc和表观断裂韧度Kapp。试验结果表明:对于薄板结构,K-R阻力曲线与板宽相关;试件宽度、初始裂纹长度对断裂韧度和表观断裂韧度的确定都有影响,且板宽度的影响较大。基于上述结论,推荐两种可同时反映韧性材料断裂中的净截面屈服效应和韧性撕裂过程的剩余强度预测方法。     

退火态ZTi6Al4V铸造钛合金的断裂韧度研究

将尖切口强度理论用于ZTi6Al4V铸造钛合金损伤容限性能的评价,探讨了不同退火温度对其三点弯曲断裂韧度KQ的影响。结果表明:尖切口试样测定的断裂韧度KQ1不等同于标准试验方法测定的KQ,但可用于铸造钛合金不同工艺间断裂韧度的比较。退火温度的改变可微调ZTi6Al4V铸造钛合金的强度和断裂韧度,在700℃或820℃保温2h退火处理,试样的断裂韧度较好,KQ值分别达到78.11 MPa.m1/2和79.44MPa.m1/2,屈服强度分别为782.74MPa和771.49MPa,抗拉强度分别为860.18MPa和853.0MPa,伸长率达8.10%和7.46%,获得了较好的强塑性匹配。     

成型工艺对复合材料I型断裂韧度的影响

采用双悬臂梁试验和假设检验的方法,对比分析了两种不同成型工艺对复合材料I型层间断裂韧度的影响,并采用有限元模型对这一过程进行了模拟。研究表明：硅橡胶软模成型试验件的I型断裂韧度均值略高于金属硬模成型试验件;而两种工艺试验件的I型断裂韧度方差不存在显著差异,且两种工艺成型的试验件的裂纹扩展过程相似。在试验的基础上建立了有限元模型,对裂纹扩展过程进行了模拟,与试验结果吻合良好,可以有效地预测裂纹扩展过程。     

飞机起落架用ZG—28铸钢组织和性能的研究

本文研究了ZG-28的组织和性能,结果表明这种铸钢具有很高的强度,良好的塑性和韧性,其断裂韧性和几何物理塑性系数均优于30NFCHA合金,可以用于飞机的重要受力构件。     

Cr12MoV钢制柱塞裂纹萌生断裂破损的原因分析

本文分析了燃油泵Cr12MoV钢制柱塞裂纹萌生断裂破损的原因,观察了裂纹断裂破损处形貌特征、显微组织和化学成分、显微硬度测量,分析了其接触疲劳韧性损伤的原因,研究消除裂纹萌生断裂破损的相关工艺方法。结果表明柱塞显微组织和综合性能得以改善和提高。     

基于碳纳米管薄膜的复合材料层间增韧

通过浮动催化化学气相沉积法制备连续碳纳米管薄膜，并将其原位沉积到单向碳纤维织物表面，手工铺层后借助真空辅助树脂传递模塑成型（VARTM）工艺制备碳纳米管-碳纤维/环氧树脂复合材料层压板，研究不同面密度的碳纳米管薄膜对层压板Ⅱ型层间断裂韧性的影响。结果表明，随着碳纳米管薄膜面密度的增加，层压板Ⅱ型层间断裂韧性先逐渐提高，当碳纳米管薄膜面密度为9.64 g/m²时，层压板Ⅱ型层间断裂韧性最佳，与原始层压板相比提高了94%。碳纳米管通过桥接树脂裂纹、从树脂中拔出等方式提高层间断裂韧性。当碳纳米管面密度超过临界值时，会引起树脂浸润困难，导致增韧效果降低。     

超高强度300M钢电子束深缝焊接力学性能及破坏机理研究

超高强度300M钢具有优异的力学性能,广泛应用于飞机起落架。通过静力拉伸、三点弯曲及动态Charpy冲击试验,揭示300M钢电子束深缝焊接的力学性能及破坏机理;对试验后的典型试样进行断口宏观与微观分析,并采用场发射扫描电镜(SEM)对断口形貌进行观察、分析。结果表明:母材与焊接件都出现明显的拉伸塑性段,二者的刚度和强度相差不大,但是焊接件的断裂应变较母材小,焊接件焊缝的韧性略低于母材;焊接件弯曲强度与母材相当,但是破坏时的弯曲变形较母材也有所下降,焊接件的延性较差;在冲击试验中焊接件吸收能量与断裂韧性均低于母材,冲击韧度降低。     

超高强度钢300M含碳量,等温组织与力学行为的关系

研究了四种含碳量、三种等温温度与力学行为的关系，并与淬火回火３００Ｍ钢进行比较得出，３００Ｍ钢在Ｍｓ点以下温度等温获得Ｍ＋Ｂ＿下＋Ａ＿Ｒ混合组织、超高强度和优良的韧性。断裂韧性对含碳量不敏感，冲击韧性随含碳量升高而降低。较高温度等温时，钢的冲击韧性和断裂韧性显著提高且对含碳量不敏感。     

15CrMoVA钢粒状贝氏体回火脆性的研究

 研究表明,15CrMoVA钢粒状贝氏体组织存在明显的不可逆回火脆性,且脆性温度范围很宽。脆性是由于M/A岛状组织在回火时的分解所引起。     

热塑性复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性

对一种新型热塑性复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性进行了研究。将非线性能量释放率作为层间断裂的控制参量,并提出用非线性因子法和改进的能量面积积分法计算。两种方法的结果非常接近,均能较好地反映韧性基体复合材料的层间断裂韧性。SEM照片分析表明,纤维和树脂界面强度过低是造成热塑性复合材料层间断裂韧性远低于基体断裂韧性的原因。另外,层间断裂韧性随加载速率增加而减小,在单对数坐标系下两者呈线性关系。     

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。     

00Ni18%马氏体时效钢的氩弧焊工艺试验研究

近期对00Ni18%高强度马氏体沉淀硬化时效钢的焊接性能进行了试验研究,探索出了适用于该钢薄壁旋压筒体自动钨极氩弧焊的焊接工艺规范,同时对比、分析了不同的热处理工艺对该钢氩弧焊接头力学性能和显微组织的影响.结果表明:在相同的焊接规范参数下,固溶+焊接+固溶+时效后焊缝及热影响区已有了一定的细晶粒,组织中含有大量的金属间化合物沉淀强化质点,焊接接头及母材都呈现出了高强度和高韧性相搭配的优异性能.     

提高铸造高速钢模具韧性和耐磨性的研究

用Re-Mg-Ti对低碳铸造高速钢(6W6Mo5Cr4V)模具进行变质处理,消除了钢中网状共晶碳化物,细化了基体组织,还可减轻W、Mo元素偏析。变质处理后,高速钢硬度、红硬性和强度变化不大,断裂韧性和疲劳裂纹扩展门槛值有所提高,冲击韧性提高1倍以上,耐磨性也明显提高,可以实现“以铸代锻”。