新型超高强度钢应力腐蚀断裂行为研究

采用恒载荷拉伸应力腐蚀实验研究了23Co14Ni12Cr3及40CrNi2Si2MoVA两种超高强度钢在质量分数为3.5％的NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为,为两种超高强度钢在结构件中的安全使用提供数据依据.通过金相显微镜和扫描电镜(SEM)对两种超高强度钢的显微组织以及断口形貌进行了分析.恒载荷拉伸应力腐蚀实验结果表...     

热处理对高Co-Ni超高强度钢冲击断口的影响

研究了不同固溶及回火温度对高Co-Ni超高强度钢23Co 14Ni12Cr3Mo的Charpy V型缺口试样冲击功AKV和硬度HRC的影响,并用扫描电镜观察分析不同处理状态下的冲击断口形貌,用透射电镜对未溶碳化物进行了分析.结果表明,在850～930 ℃范围内固溶,随温度的提高,冲击功升高,硬度先升高后降低;在454～510 ℃范围内回火,随温度的提高,冲击功也增加,硬度降低.断口形貌观察结果表明,试验用钢冲击断口形貌均呈韧窝状,为韧性穿晶断裂,随固溶温度升高韧窝变大变深.韧窝中发现M23C6型碳化物颗粒,随固溶温度的升高而逐渐减少,提高固溶温度对改善试验用材料综合性能有利.     

GC-4高强钢腐蚀疲劳裂纹扩展的研究

本文研究了GC-4高强度钢的腐蚀疲劳裂纹扩展行为。考虑了不同热处理制度、不同环境(实验室空气、3.5%NaCl溶液、蒸馏水)和不同应力比(R=0.1,0.3)的影响。研究表明,300℃等温的疲劳及腐蚀疲劳裂纹扩展性能远优于180℃等温制度,在盐水和蒸馏水环境下裂纹扩展速率明显加快,随着应力比的提高,环境影响加剧。利用扫描电镜对试样断口形貌进行了分析并讨论了腐蚀疲劳机理。     

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.     

粉末高温合金FGH96原始颗粒边界及高温原位高周疲劳研究

利用扫描电镜原位观察的方法研究了粉末高温合金FGH96中不同级别的原始颗粒边界(PPB)在550℃下对合金高周疲劳力学行为的影响。结果表明:采用等离子旋转电极(PREP)制粉+热等静压(HIP)工艺制备的FGH96合金中PPB主要由大尺寸γ'相和碳化物组成;不同级别的PPB对高周疲劳裂纹萌生和扩展均无显著影响,裂纹萌生于晶粒内部,裂纹扩展受晶界与应力轴角度影响,穿晶或沿晶扩展;在裂纹快速扩展区和瞬断区,PPB级别严重的FGH96合金断口呈现穿晶和沿PPB断裂的形貌。     

超高强度23Co14Ni12Cr3MoE钢的热变形行为研究

利用Gleeble-3800热力模拟试验机,在1123 ～1423K温度范围,应变速率0.5 ～ 10s-1条件下,对二次硬化超高强度23Co14Ni12Cr3MoE钢进行了高温轴向压缩试验,测得了钢的高温流变曲线,并观察了变形后的显微组织.实验结果表明,该钢流变应力和峰值应变随着变形温度的升高和应变速率的降低而减小;在真应变为0.8,应变速率为0.5～10s-1的条件下,随着变形速率的提高,其发生完全动态再结晶的温度也逐渐升高.当变形速率为10s-1时,其变形温度高于1373K,才会发生完全动态再结晶.23Co14Ni12Cr3MoE钢的热变形激活能(Q)为421.6kJ/mol.本次研究还确立了钢的热变形方程.     

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。     

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。     

应力比和腐蚀环境对超高强度钢AerMet100疲劳裂纹扩展的影响

采用载荷控制与应力强度因子控制两种方法研究超高强度钢AerMet100在不同裂纹扩展速率区域受到应力比和腐蚀环境影响的疲劳裂纹扩展行为。利用扫描电子显微镜(SEM)对断口进行观察。结果表明:疲劳裂纹扩展速率da/dN≤1×10-5mm/cycle时,当应力比R≤0.5,疲劳裂纹扩展门槛值ΔK th随着应力比R增加而减小,当应力比R≥0.5,疲劳裂纹扩展门槛值变化趋于平缓;在da/dN≥1×10-5mm/cycle时,疲劳裂纹扩展速率出现不受应力比影响的收敛现象。在da/dN≥1×10-5mm/cycle时,腐蚀环境会加速疲劳裂纹扩展;在裂纹扩展速率da/dN≤1×10-5mm/cycle时,由于氧化致裂纹尖端闭合效应,腐蚀环境导致裂纹扩展变慢,并使裂纹扩展门槛值增大。     

铝锂合金8090+Ce的疲劳断裂特征

研究了铝锂合金8090+Ce的疲劳寿命和断裂特征,并与2024铝合金相对比。结果表明,铝锂合金8090+Ce各应力水平的疲劳寿命均低于2024铝合金;其早期沿晶萌生的微小裂纹一般沿晶纵向扩展,而发展成为非扩展短裂纹,不构成对疲劳寿命的危害;其主断裂面上的短裂纹沿粗滑移带扩展,显示宽而平直的典型脆性疲劳条带;其瞬断方式为穿晶粗滑移带开裂+穿晶和沿晶撕裂的混合型,对应于较小的失稳扩展临界尺寸。     

2D12铝合金腐蚀性能研究

对不同规格2D12铝合金进行晶间腐蚀、剥蚀和应力腐蚀性能测定.研究表明,2D12铝合金自然时效(T4)状态具有晶间腐蚀和剥落腐蚀倾向,2D12铝合金S-L方向比S-T方向的抗应力腐蚀的性能低,应力腐蚀开裂门槛应力强度因子分别为22.6和27.1 MPa·m1/2,这与C环应力腐蚀结果一致,断口呈现典型的沿晶断裂特征.     

40CrNiMo小轴热处理后开裂失效分析

对40Cr Ni Mo小轴热处理后出现中心裂纹的化学成分、硬度、显微组织和断口形貌等进行了检测与分析。结果表明,热处理后小轴开裂主要是由于炼钢时,冒口端切除部分太少、零件中心成分偏析严重,以及碳化物网状分布等原材料缺陷造成。     

疲劳应力变幅的断口反推研究

通过对18Cr2Ni4WA钢在不同应力比和不同载荷下的疲劳裂纹扩展速率试验,拟合得Paris关系式,然后对试验断口进行疲劳条带宽度S(微观裂纹扩展速率)测量,将疲劳条带宽度值代入拟合的Paris关系式中,反推计算断口试样的疲劳应力变幅.结果表明,疲劳条带宽度只在疲劳裂纹扩展的一定阶段与宏观裂纹扩展速率相等,选择该阶段的数据点进行疲劳应力变幅反推计算,相对误差在10%以下;数据点是否位于宏、微观裂纹扩展速率相等的阶段,可由S～yπa双对数座标S形曲线判定,并发现由于裂纹扩展速率的误差传递系数小于0.5,计算结果对裂纹扩展速率测量的相对误差不敏感.     

用悬臂弯曲法研究D6AC钢的应力腐蚀性能

本文主要介绍了作者采用Brown提出的悬臂弯曲法对D6AC钢的应力腐蚀性能所作的研究工作。用悬臂弯曲预裂纹试样对两种回火温度处理的D6AC钢在蒸馏水中的K_1scc和da/dt进行了测定,结果表明:D6AC钢在蒸馏水中具有应力腐蚀开裂敏感性,而且应力腐蚀开裂是沿晶的。对于高温回火使用的D6AC钢,选用550℃回火有利于提高其抗应力腐蚀性能。     

Mo-Ti梯度功能材料的显微组织特征研究

应用电子探针(EPMA)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对共沉降法制备的Mo—Ti梯度功能材料的化学成分分布、显微组织和断口形貌进行了研究。结果表明，试验材料整体致密，化学元素分布、显微组织和断口形貌具有梯度变化特征。富Mo区颗粒以机械混合的形式存在；以Mo为主要组分的Mo—Ti梯度层，也是以机械混合为主；以Ti为主要组分的Mo—Ti梯度层，主要以多边形β相存在；富钛区钛主要以球形α相存在。富Mo区为沿晶脆性断裂，富Ti区为典型的穿晶解理断裂，Mo—Ti梯度层以穿晶解理断裂为主，还表现出延性断裂特征。     

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。     

腐蚀条件下LD2航空铝合金裂纹扩展规律研究

 腐蚀损伤会加速飞机结构的疲劳裂纹扩展,缩短飞机疲劳寿命。以LD2航空铝合金材料为研究对象,通过在实验室内模拟飞机服役环境进行加速腐蚀试验,得到不同腐蚀时间下的试验件,并在MTS-810疲劳机上对不同腐蚀时间下的试验件进行疲劳试验,得到不同腐蚀年限下的疲劳断口形貌。通过断口判读分析,得到不同腐蚀年限下的裂纹扩展数据(a,N)。从不同腐蚀时间下的裂纹扩展数据研究分析,得到裂纹长度与循环次数符合指数函数的形式,即裂纹扩展速率与裂纹长度成正比,其斜率依赖于腐蚀损伤与疲劳载荷两个因素,而且在同一应力水平下,其斜率与腐蚀时间呈线性关系,并且其截距与应力水平也呈线性关系。     

超高强度钢强化层的微观组织变化和疲劳裂纹扩展行为的透射电镜观察

用透射电镜对超高强度钢喷丸和挤压强化层中的精细组织、疲劳裂纹尖端塑性区内的位错结构、微观组织和裂纹扩展行为问的联系进行了研究。结果表明,不同试验条件所产生的拉应力和周期应力均可引起显微组织中残余奥氏体的应变相变和位错胞状组织。喷丸所产生的周期应力可导致下贝氏体内ε-碳化物的退化和显微组织中的亚晶。在塑性区内存在高位错密度的主位错带。就马氏体板条晶而论,裂纹扩展多为穿品,裂纹扩展遇到束界时方向发生较大变化。     

K_(Imax)<K_(Iscc)时30CrMnSiNi2A钢的腐蚀疲劳与失效机理

 应用电化学-断裂力学方法研究了30CrMnSiNi2A钢在室温模拟潮湿大气（H₂O）及海洋大气（3.5％NaCl）环境中低K范围内不同电位下的疲劳裂纹扩展特性。通过动力学及断口分析,提出在K_ImaxIscc范围内高强度钢可发生循环应力腐蚀开裂,其湿腐蚀疲劳失效机理应是裂尖局部阳极溶解与氢脆共同作用,且两者对△K_th及da/dN的意义不同,从而对以往高强度钢湿腐蚀疲劳的纯氢脆模型作出修正。     

1420 铝锂合金锻件开裂原因分析与控制

某产品用1420 铝锂合金锻件在存放过程中发生开裂。本文通过对失效锻件进行形貌观察以及

断口、金相和力学性能分析,结合此锻件的制造工艺,分析认为:此锻件的开裂属于延迟开裂;锻件小端转角区

(R 区)存在较大的应力,淬火水冷阶段在R 区内表面形成微小表层裂纹;长期的存放过程中,锻件表面受到腐

蚀,发生应力腐蚀;微裂纹在残余应力及应力腐蚀的作用下缓慢扩展直至发生失稳扩展形成宏观贯穿裂纹,致

使锻件开裂。通过车光锻件内外表面及车光后的荧光检查,有效地预防了此类开裂故障的发生。