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渗透氢对BCC金属裂纹扩展行为的影响
2025年
在氢环境下,氢原子会吸附在金属材料表面.随着时间推移,氢原子会渗透进入金属内部占据空隙位置.氢原子的聚集会导致应力集中,最终进一步影响材料的力学行为.本文通过分子动力学方法研究氢在裂纹尖端行为的力学响应.研究结果表明,裂纹尖端吸附的氢降低了原子间的键合力,导致局部应力集中所需的临界外加载荷减小;使得材料在较低的断裂强度条件下发生破坏,并在很大程度上促进了裂纹扩展.模拟观察到在外加载荷下吸附氢在裂纹尖端的渗透过程,氢原子会聚集在高应力区域,造成材料塑性降低.另外,渗透进材料的氢原子数目会随着计算时间的增加达到一个最大临界值.当施加应变增大,裂纹尖端渗透氢原子数最大临界值和达到临界值的时间会增加.
朱云蝶赵可可张吉鼎江晓禹
关键词:分子动力学氢渗透
基于声发射传感的管道疲劳裂纹扩展行为预测方法及系统
本发明提出基于声发射传感的管道疲劳裂纹扩展行为预测方法及系统,包括以下步骤:基于获取到的建模参数<IMG wi='"79"/' orientation='"portrait"' inline='"yes"' imgFor...
严俨申甲宫远航刘伟张晓晖尚婷
Early Crack Propagation Behavior of Laser Metal Deposited Ti-6Al-4V Alloy Under High Cycles Fatigue Loading
2025年
The crack initiation and early propagation are of great significance to the overall fatigue life of material.In order to investigate the anisotropic fracture behavior of laser metal deposited Ti-6Al-4V alloy(LMD Ti64)during the early stage,the fourpoint bending fatigue test was carried out on specimens of three different directions,as well as the forged specimens.The results indicate the anisotropic crack initiation and early propagation of LMD Ti64.The direction perpendicular to the deposition direction exhibits a better fatigue resistance than the other two.The crack initiation position and propagation path are dominated by the microstructure in the vicinity of U-notch.LMD Ti64 has a typical small crack effect,and the early crack propagation velocities in three directions are similar.Affected by the slip system of LMD Ti64,secondary cracks frequently occur,which are often found to have an angle of 60°to the main crack.The electron backscatter diffraction analysis indicates that LMD Ti64 has preferred orientations,i.e.,strong 0001//Z texture and 001//Z texture.Their crystallographic orientation will change as the direction of columnarβgrains turns over,resulting in the fatigue anisotropy of LMD Ti64 in crack initiation and early crack propagation process.
Li YanpingHuang WeiHe YanXu FengZhao SihanGuo Weiguo
关键词:TI-6AL-4VANISOTROPY
微观组织对钛合金扩散连接层合板疲劳裂纹扩展行为的影响
2024年
采用扩散连接技术制备了TA2/TA2/TA2层合板。通过引入Ti55异质层制备了TA2/Ti55/TA2异质层合板。通过疲劳裂纹扩展试验,比较了两种层合板的疲劳寿命,研究了异质层对层合板疲劳裂纹扩展行为的影响。通过SEM和EBSD微观分析方法,揭示了异质层对层合板疲劳裂纹扩展行为的影响机理。异质层合板的疲劳裂纹扩展寿命是同质层合板的1.65倍。裂纹尖端从TA2层进入TA2/Ti55界面时,疲劳裂纹扩展速率降低了53.1%。界面壁垒增加、疲劳裂纹尖端塑性区尺寸减小和晶粒择优取向弱化均延缓了疲劳裂纹扩展速率的增速。
骆国杰吴会平李细锋陈军
关键词:钛合金疲劳裂纹扩展速率
EH36船板钢在控轧控冷和正火态下的拉伸性能及疲劳裂纹扩展行为
2024年
通过拉伸试验和疲劳裂纹扩展速率试验,研究了EH36船板钢在控轧控冷和正火态下的拉伸性能和疲劳裂纹扩展行为。采用扫描电镜观察了钢板的显微组织结构形貌,以及拉伸断口和疲劳裂纹扩展的断裂特征。结果表明:EH36钢的显微组织由铁素体和珠光体组成,并伴有少量碳化物。根据实验数据得到了EH36船板钢在两种状态下的抗拉强度、屈服强度、断裂伸长率,并计算了相应的Paris公式。拉伸断口表面存在大量韧窝,断裂机理主要为韧性断裂;疲劳断口存在大量的疲劳辉纹、二次裂纹和撕裂棱,疲劳裂纹以穿晶方式扩展
王露马文豪王亮朱庆岩
关键词:EH36显微组织疲劳裂纹扩展速率
TRIP双相钢的疲劳裂纹扩展行为及其有限元模拟
疲劳裂纹扩展行为是引起工程结构件失效的最重要原因之一,而应力比是导致疲劳裂纹扩展的重要因素。以Mn-N代替Ni元素的节约型TRIP双相不锈钢,由于其经济性和优异的力学性能,在轨道交通领域有着非常大的应用潜力。研究TRIP...
宋宇
关键词:应力比疲劳裂纹扩展
12 mm厚TC4钛合金激光-MIG复合焊接头疲劳裂纹扩展行为研究
2024年
为探究12 mm厚TC4钛合金激光-MIG复合焊接头在不同区域的疲劳裂纹扩展行为,并分析微观组织与裂纹扩展之间的相互作用。利用体式显微镜、相显微镜、扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术分别对接头不同部位的裂纹扩展速率,裂纹扩展路径的变化,接头不同区域的显微组织与裂纹扩展的交互作用和裂纹尖端周边组织的变形特征进行了深入探究。结果表明,在裂纹稳定扩展阶段,母材区域的裂纹扩展速率最大,分别是热影响区和焊缝区域裂纹扩展速率的1.16倍和1.81倍。当ΔK=20 MPa·m^(1/2),母材裂纹扩展速率为3.39×10^(-4)mm/cycle。裂纹尖端的IPF图表明,在焊缝区中存在的50°~70°的大角度晶界占比为36.36%,高于母材的11.91%和热影响区的11.65%,大角度晶界的存在使裂纹沿晶界偏转或消耗更多能量穿过晶界,增大裂纹扩展阻力,表现出较好的裂纹扩展抗性。母材和热影响区表现出沿晶脆性断裂和韧性断裂的混合断裂模式,而焊缝区主要呈韧性断裂模式。此外,EBSD分析结果表明,焊缝区裂纹尖端附近具有更高的几何位错密度,位错在马氏体边界聚集,导致裂纹沿晶界发生偏转,进一步阻碍了裂纹扩展。施密特因子分析也表明,焊缝区组织间的取向差差异较大,导致其裂纹扩展门槛值较高。综上,焊缝区中存在的大量大角度晶界和高位错密度是焊缝区具有较高裂纹扩展抗性的主要原因。
王洪潇王春生邓钢朱宗涛陈辉
关键词:钛合金疲劳裂纹扩展裂纹扩展行为
一种高强钛合金疲劳裂纹扩展行为被引量:1
2024年
高强Ti-5Al-3Mo-3V-2Zr-2Cr-1Nb-1Fe(Ti-5321)合金是顺应我国新一代飞机对高性能钛合金的需求设计而开发的一种新型高强损伤容限型钛合金。以Ti-5321合金为研究对象,构造等轴组织(EM)、网篮组织(BW)和细网篮组织(F-BW)三种典型组织,研究拉伸及疲劳裂纹扩展行为,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察组织和断口,揭示高强钛合金Paris及失稳扩展区的疲劳裂纹扩展机制。结果表明:三种组织试样的抗拉强度均在1200 MPa以上,且整个裂纹扩展阶段均表现出优异的疲劳裂纹扩展抗力;细网篮组织疲劳裂纹扩展抗力最高,等轴组织疲劳裂纹扩展抗力最低;Paris区及失稳扩展区疲劳裂纹主要以穿过初生α相和沿着初生α相两种方式进行扩展,裂纹扩展方式与α相的晶体学取向密切相关,裂纹倾向于穿过有利于(1010)<1210>锥滑移的α丛域,绕过有利于(1011)<1210>柱滑移的α丛域。
王欢辛社伟郭萍强菲张磊乔忠立赵永庆
关键词:断口形貌
服役损伤对制动盘疲劳裂纹扩展行为的影响
2024年
制动盘是高速列车制动系统的重要元件,其复杂的服役工况会使制动盘出现多种形式的服役损伤,影响制动盘后续的可维修性和服役安全性。选取未服役制动盘和产生翘曲变形且摩擦面出现疲劳裂纹的服役后制动盘为研究对象,通过测试服役前后制动盘材料在不同温度下的拉伸力学性能,构建了受摩擦面深度和温度双参数影响的力学性能衰退模型来表征制动盘的材料损伤。通过构建不同制动工况下制动盘三维瞬态仿真模型,得到了服役后制动盘的结构变形和残余应力状态来表征制动盘的结构损伤。基于Paris理论进行制动盘疲劳裂纹扩展寿命分析,评估了服役损伤对制动盘疲劳裂纹扩展能力的影响。结果表明:长期服役后制动盘本体材料力学性能会发生衰退,从摩擦面表层至心部呈现梯度分布,近表层材料强度下降约20%,制动盘残余应力释放后会使盘体产生碟形翘曲变形。服役后制动盘的力学性能衰退使裂纹前缘的应力强度因子水平显著高于服役前制动盘,摩擦面中部裂纹沿制动盘径向的扩展速率大于沿深度方向,使裂纹深长比不断减小。与服役前制动盘相比,服役后制动盘摩擦面中部裂纹从0.5 mm扩展至70 mm的扩展寿命降低了48%。螺栓孔处疲劳裂纹扩展初期主要沿深度方向扩展,随着裂纹尺寸增加沿制动盘径向与深度扩展速率逐渐一致,服役后制动盘螺栓孔裂纹从0.5 mm扩展至50 mm的扩展寿命与服役前相比降低了29%。本文的研究方法可用于不同损伤程度的制动盘本体性能表征与失效分析,对服役后制动盘的检修维护、保障制动盘的安全运用具有工程参考价值。
李志强韩辰张晓康杨智勇
关键词:制动盘残余应力
超声滚压对2024铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响
2024年
对航空航天用2024铝合金在空气和腐蚀环境下的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析对比了超声滚压对疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明:超声滚压处理使材料表层晶粒细化形成60~70μm厚的塑性变形层,显微硬度相对于母材提升了45%,且由材料表面向内部呈梯度下降。超声滚压处理降低了裂纹扩展的初始速率,提升了裂纹扩展速率的增长率;超声滚压对两种环境下的疲劳性能都有显著的提升,但在空气环境下对疲劳性能的提升更为显著,这是由于腐蚀环境提升了裂纹扩展的初始裂纹扩展速率,降低了裂纹扩展速率的增长率。
王磊刘小鹏周松安金岚张宏杰丛家慧
关键词:机械工程2024铝合金

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王俭秋
作品数:261被引量:630H指数:14
供职机构:中国科学院金属研究所
研究主题:应力腐蚀 高压釜 高温高压 应力腐蚀开裂 不锈钢
岳中文
作品数:252被引量:842H指数:18
供职机构:中国矿业大学(北京)
研究主题:焦散线 动态应力强度因子 爆炸应力波 切缝药包 落锤
肖军
作品数:41被引量:36H指数:4
供职机构:中国核动力研究设计院
研究主题:液态 熔体 690合金 TT 合金
徐连勇
作品数:559被引量:676H指数:12
供职机构:天津大学
研究主题:蠕变 孕育期 焊接接头 参量 耗散
赵雷
作品数:378被引量:201H指数:8
供职机构:天津大学
研究主题:蠕变 孕育期 参量 耗散 载荷