热处理对37SiMnCrMoV钢水质应力腐蚀裂纹扩展动力学的影响

采用声发射检测裂纹扩展,用照相机跟踪摄照裂纹长度,测定了37SiMnCrMoV钢经不同温度回火、亚温淬火和高温淬火等热处理后的水质应力腐蚀裂纹扩展特性。结果表明,预制裂纹试样水质应力腐蚀开裂都经历孕育期。孕育期的时间比裂纹亚临界扩展的时间大9—13倍。试样经930℃淬火、300℃回火、可获得很好的抗应力腐蚀性能。在现行的930℃淬火、270℃回火这两道工序之间增加一次870℃的两相区加热淬火,可有效地改善钢的性能:屈服强度保持160kg/mm~2,K1_c值由190kg/mm~(3/2)增至208kg/mm~(3/2),还显著地改善其抗应力腐蚀开裂的性能,增长孕育期,减慢裂纹扩展速率,亚温淬火对回火脆敏感的400℃回火试样亦有明显的效果。高温淬火试验结果表明,在1000至1200℃之间尚存在一个能获得很好性能的淬火温度。     

高强度钢37SiMnCrMOV应力腐蚀开裂及其断口形态

用表面裂纹法进行高强钢37SiMnCrMoV板材在K_2Cr_2O_7、NaNO_2、NaCl等五种水介质中的应力腐蚀开裂试验。试验结果表明,此钢在水介质中具有敏感的应力腐蚀开裂的倾向,例如在K_2Cr_2O_7水溶液中K_1scc值仅为空气中K_1c值之0.29。探讨予防裂开的措施。采用扫描电镜在断口上同时观察到沿晶和韧窝二种类型的断口形态。对此断裂机理进行了讨论。     

热处理对5CrMnMo钢疲劳裂纹萌生及扩展的影响

本文研究了普通淬火回火及等温淬火对5CrMnMo钢疲劳裂纹萌生抗力及扩展速率的影响。结果表明,提高钢的淬火温度,其疲劳裂纹萌生抗力增加,在等硬度条件下,疲劳裂纹扩展速率也减慢了;随着回火温度的提高,疲劳裂纹扩展速率减慢,但疲劳裂纹萌生抗力变化不大;经880℃加热450℃等温6小时再经480℃回火2小时的试样,比试验的其它工艺规范处理的试样疲劳裂纹萌生抗力均高,而且,疲劳裂纹扩展速率也最慢。同时还对出现上述疲劳性能变化规律的机制进行的探讨。     

三种超高强度钢的水质应力腐蚀开裂特性

用表面裂纹法测定了37SiMnCrMoV、28Cr3SiNiMoWVA和30Cr3SiNiMoVA钢的应力腐蚀开裂特性。三种钢在回火马氏体的高强度状态下以28钢具有最高的应力腐蚀临界应力强度值,Kiscc=126.6kg/mm~(3/2),30钢次之,Kissc=73.0kg/mm~(3/2),37钢最差,Kiscc=54.5kg/mm~(3/2)。三者之Kiscc/Kic比值分别为0.49,0.28,0.29。尽管28钢之强度水平较37钢低约10公斤/毫米~2,但是抗应力腐蚀开裂性能则遥遥领先。这一性能对于用超高强度钢制成高压容器在防止水压试验和贮存中的低应力破断具有十分重要的意义。因而,28钢是一个值得深入研究和推广应用的钢种。     

亚温淬火对30CrMnSiA钢氢脆与回火脆性的影响

本文采用梅氏冲击试样研究氢对30CrMnSiA钢冲击韧性的影响以及亚温淬火对该钢氢脆与回火脆性的影响。对断口进行了宏观分析,对显微组织进行了高倍金相观察。结果表明,充氢能降低钢的冲击韧性,在正常的完全淬火及高温回火之间进行一次亚温淬火不仅提高韧性,减小回火脆性倾向,而且减轻氢对钢的韧性的危害。     

固体火箭发动机药柱表面裂纹分析

为了分析含表面裂纹的固体火箭发动机药柱在温度、燃气内压与轴向过载联合作用下的扩展情况,在固体火箭发动机的危险截面上沿危险方向预设表面裂纹。采用有限元方法,在裂纹尖端构建三维奇异裂纹元,模拟裂纹扩展,分别计算随着裂纹扩展所对应裂纹深度的应力强度因子,得到了应力强度因子随裂纹深度的变化规律。根据应力强度因子的变化规律,探讨了发动机药柱裂纹扩展的趋势。     

提高CrWMn钢强韧性的研究

CrWMn钢是应用最为广泛的合金工具钢之一,经常规淬火和低温回火后硬度虽高达HRC62以上,但脆性较大,严重影响工模具质量、可靠性和寿命。经研究采用复合淬火工艺,即将工件于830℃加热油淬至160～200℃,使过冷奥氏部份转变为马氏体,再立即移入240℃浴槽恒温4～8h,使其余的过冷奥氏体转变为下贝氏体,获得M B下(10～20％)的复相组织,先形成的马氏体分割了过冷奥氏体晶粒,细化了奥氏体有效晶粒尺寸和随后转变产物的亚结构单元尺寸,减小了解理裂纹的平均自由行程或单位裂纹长度,还细化随后形成的贝氏体中的碳化物而显著地改善韧性。此外,贝氏体对裂纹有钝化和阻碍作用,抑制裂纹的扩展。从而使国产CrWMn钢旋刀的损耗比进口同类型刀具低6％。     

连接杆开裂分析

30CrMnSiA连接杆在淬火处理后，发现槽底有裂纹，经金相分析，该连接杆在淬火前已经存在微裂纹，并发现裂纹附近存在严重的带状组织，在淬火过程中产生较大的拉应力，致使连接杆开裂。     

基于流固耦合的固体推进剂药柱裂纹稳定性分析

含有裂纹缺陷的固体推进剂药柱会严重影响固体火箭发动机的工作性能,甚至带来严重的后果。采用流固耦合计算方法将流场压强信息传递至固体域,为固体域的受力计算提供边界条件。通过对裂纹类型缺陷进行J积分计算,分析J积分值的变化情况,得出影响缺陷发生扩展的因素。以往的研究表明,裂纹区域J积分值越大,裂纹的稳定性也越差。基于此,分析结果表明：裂纹的尺寸对腔内的燃气分布规律有显著的影响,裂纹深度的增加及宽度的减小均会引起裂纹内部燃气压强的升高,裂纹腔内压强越高,越容易导致裂纹发生扩展;裂纹深度的增大以及发动机点火升压速率提高,均会造成裂纹区域J积分值的增加,从而易使裂纹发生扩展;横向裂纹较纵向裂纹J积分值较大,在同等情况下更容易发生拓展;同时,裂纹越靠近药柱后部,受到壳体的约束越弱,导致裂纹尖端J积分值的增大,越容易发生拓展。     

改善高强钢抗氢致延迟断裂性能的热处理新工艺

本文用实验证实,回火马氏体态的高强度结构钢之氢脆敏感性可以通过亚温淬火工艺得到显著改善,即在正常的淬火和低温回火之间增加一次加热到稍低于Ac_3点的(α γ)两相区淬火可以使30CrMnSiA钢氢致延迟断裂临界应力σ_c提高几倍,同时还保持原有的强度水平。     

65Mn弹性件电镀氢脆裂纹的解决

针对６５Ｍｎ弹性件经单液淬火回火后，电镀处理产生的氢脆裂纹问题，进行了等温淬火试验生产。其结果表明：由于获得高碳化物弥散度和低位错密度的等温下贝氏体组织，明显地降低了基体组织对氢脆的敏感程度，有效地避免了氢脆裂纹的产生，提高了航天产品质量的稳定性与可靠性。     

氢脆快速测试仪及其检测技术的研究

OC—Ⅱ型氢脆快速测试仪是新研制的动态弯曲氢脆测试仪,测试时间仅几分钟到几十分钟,其特点快速、简便、经济。测试仪研制过程中,运用了声发射监控和断口分析的方法,深入地研究了试样裂纹的发生、扩展规律和断口的形成过程。研究证明:测试仪的推进速度对氢脆程度影响显著,当推进速度选用3mm/min时与静态弯曲一样,试样充分反映了氢致延迟断裂的特点。     

固体火箭发动机燃烧室过载下的三维应力分析

采用三维线性粘弹性有限元模型,对固体发动机药柱、绝热层和壳体的应力场进行了分析,得出了固体发动机在轴向和横向过载作用下的应力。结果表明,药柱的前后端、翼槽和壳体-绝热层交界面均是产生裂纹或脱粘的危险部位,为固体发动机的结构完整性分析和结构设计提供了依据。     

降低亚轨道飞行器再入法向过载峰值的攻角设计方法

针对亚轨道飞行器再入中的大过载问题,提出一种通过保持法向过载动态平衡以大幅降低法向过载峰值的攻角设计方法。该方法基于再入飞行中过载演化特性,通过自主分段、预测反馈及迭代修正对再入攻角进行设计,使攻角变化率与法向过载的期望平衡值相适应,并可经过重复计算及收敛实现法向过载峰值最小化。仿真计算的结果表明,该方法能够大幅降低亚轨道飞行器再入中的法向过载,且按照该方法设计所获攻角策略可有效用于亚轨道飞行器再入任务规划、再入轨迹和制导律设计。
     

过滤净化工艺对Al-Zn-Mg-Cu合金疲劳性能的影响

本文研究了过滤对铸态和变形态Al-Zn-Mg-Cu合金疲劳性能的影响。疲劳试验是在旋转弯曲和三点弯曲条件下进行的。观测了裂纹的萌生和扩展。 研究工作证明:过滤工艺不仅可以提高合金的常规力学性能,而且可以提高铸态铝合金的疲劳性能。过滤提高了变形态合金的疲劳极限,改变了S-N曲线的形状,减缓了裂纹萌生和初期裂纹的扩展速率。本文对过滤提高合金疲劳性能的机制,作了理论分析。     

固体发动机药柱表面裂纹的处理

工程实际中通常采用于药柱表面裂纹处铲槽的方法来释放裂纹尖端的应力应变集中,以确保药柱含裂纹的固体发动机能正常点火发射.为确定铲槽的深度和宽度,基于线粘弹性三维有限元,首先确定发动机药柱点火发射时的危险部位;其次,在危险部位设置深度不同的裂纹,在裂纹尖端构建三维奇异裂纹元,模拟裂纹扩展,分别计算随着裂纹扩展所对应裂纹深度的各类应力强度因子,由此判断裂纹的稳定性,以确定是否需要对裂纹进行铲槽处理;最后,确定在危险裂纹处需要铲槽的深度与宽度.通过对某翼锥-圆柱组合型药柱在点火发射时的数值分析,提出了药柱危险部位裂纹的处理方法,量化了药柱表面裂纹的处理.该方法可为修复药柱表面含缺陷的发动机提供参考.     

加热温度及淬火组织对45钢开裂倾向的影响

45钢淬火开裂倾向很大。参考有关文献资料,对淬火加热温度,组织和硬度与开裂倾向的关系进行了分析和试验。结果表明,合理地选择加热温度,控制淬火组织及硬度,并对回火温度进行适当的调整,可在不降低使用性能的情况下,有效地避免或减少淬火裂纹的产生。     

固体推进剂裂纹扩展研究综述

介绍国内外关于固体推进剂裂纹扩展的研究现状,总结固体推进剂裂纹扩展的试验研究和理论分析方法,归纳影响固体推进剂裂纹扩展的各种因素。分析认为:采用拉伸装置研究有裂纹推进剂力学性能和利用高速摄影系统研究裂纹燃烧和扩展情况是当前主要的研究手段;发动机燃烧室内压力、升压速率、裂纹形状尺寸和推进剂燃速是装药裂纹扩展的重要因素;必须进一步开展各因素和裂纹扩展的定量关系研究。     

基于XFEM研究含颗粒夹杂材料的疲劳裂纹行为

材料中的颗粒夹杂会改变附近的应力分布,对疲劳裂纹的扩展行为有显著的影响。在XFEM方法的基础上,借助一种考虑界面影响的交互积分方法以及ABAQUS的二次开发环境,模拟疲劳裂纹在非匀质材料中的扩展,研究夹杂颗粒对疲劳裂纹扩展的影响模式。裂纹和夹杂使用扩充函数结合水平集函数隐式模拟,使用最大周向拉应力准则判断裂纹扩展方向。通过模拟疲劳裂纹经过对称夹杂和非对称夹杂的情况,分别研究夹杂对裂纹扩展速率以及扩展路径的影响模式,探讨了夹杂的材料性质对结果的影响,考虑了裂纹在特定情况下可能刺入夹杂的情况。将部分数值结果与更新网格方法以及以往的扩展有限元模拟结果进行了对比,体现了该文方法的优点和模拟结果的合理性。     

关于疲劳裂纹扩展数学模型的参数寻优

本文通过引入工程设计中的优化方法，分别对室内空气环境下铝合金（ＬＹ１２－ＣＺ）材料疲劳裂纹扩展的数学模型，以及环境条件下（３．５％ＮａＣｌ水溶液浸泡）该材料腐蚀疲劳裂纹扩展的数学模型进行了探讨。在已知标准试样在不同的环境下疲劳裂纹扩展实验ｄａｄＮｉ，ΔＫｉ的条件下，采用优化方法进行参数寻优，可方便地得到与其对应的疲劳裂纹扩展的ｄａｄＮ～ΔＫ最优数学模型