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激光选区熔化TC4合金小裂纹扩展行为

材料工程 2023年第6期51卷 83-92页

作者：武亮亮焦泽辉于慧臣中国航发北京航空材料研究院北京100095 航空材料检测与评价北京市重点实验室北京100095 中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095

采用原位观测疲劳实验方法,对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)TC4合金的三维小裂纹扩展行为开展研究,并通过降载法测定同等实验条件下的长裂纹扩展曲线。结果表明:在小裂纹扩展的早期阶段,其扩展速率受到微观组织结构的影响... 详细信息

采用原位观测疲劳实验方法,对激光选区熔化(selective laser melting,SLM)TC4合金的三维小裂纹扩展行为开展研究,并通过降载法测定同等实验条件下的长裂纹扩展曲线。结果表明:在小裂纹扩展的早期阶段,其扩展速率受到微观组织结构的影响而明显波动,裂纹扩展路径曲折,随着裂纹长度的增加,微观结构影响降低,裂纹扩展路径平直,扩展速率随裂纹长度稳定增加。内部缺陷仍然能够降低合金疲劳寿命。比较小裂纹与长裂纹扩展数据,SLM TC4合金小裂纹在长裂纹扩展门槛值下仍能扩展,同时在同一应力强度因子幅值下,小裂纹扩展速率要高于长裂纹,存在典型的“小裂纹效应”,因此在对合金进行疲劳寿命预测时要考虑材料的小裂纹行为。

关键词：增材制造激光选区熔化小裂纹扩展 TC4合金

[111]取向镍基单晶合金在蠕变期间组织演化的有限元分析

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金属学报 2012年第5期48卷 561-568页

作者：张姝田素贵于慧臣于莉丽于兴福沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 沈阳化工大学机械工程学院沈阳110142 北京航空材料研究院北京100095

采用弹塑性应力-应变有限元方法计算了[111]取向镍基单晶合金中γ/γ′两相共格界面的von Mises应力及应变能密度分布,研究了施加拉应力对γ/γ′两相界面von Mises应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:[111]取向镍基单晶合金... 详细信息

采用弹塑性应力-应变有限元方法计算了[111]取向镍基单晶合金中γ/γ′两相共格界面的von Mises应力及应变能密度分布,研究了施加拉应力对γ/γ′两相界面von Mises应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:[111]取向镍基单晶合金经热处理后,组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,沿(100)方向规则排列.当沿[111]取向施加拉应力蠕变期间,与近(010)γ′晶面的基体通道相比,近(001)γ′和(100)γ′晶面的基体通道有较大的von Mises应力,在主应力分量的作用下,(100)和(001)晶面分别沿[001],[010]和[010],[100]方向发生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al和Ti原子,这是促使γ′相在(010)面沿[001]和[100]方向定向生长成为层片结构的筛网状筏形组织的主要原因.

关键词：取向单晶镍基合金组织演化蠕变有限元分析

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高铌TiAl合金蠕变变形的原位观察

稀有金属材料与工程 2014年第4期43卷 881-885页

作者：余龙宋西平张敏林均品焦泽辉于慧臣北京科技大学北京100083 北京航空材料研究院北京100095

研究了近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金在750和800℃时短时蠕变行为,并进行了扫描电镜原位观察。结果表明:在750℃蠕变时,合金具有稳定的蠕变特征,随应力提高,稳态蠕变阶段变短,其蠕变应力指数为7.5;在800℃蠕变时,低应力下具有... 详细信息

研究了近片层Ti-45Al-8Nb-0.2W-0.2B-0.1Y合金在750和800℃时短时蠕变行为,并进行了扫描电镜原位观察。结果表明:在750℃蠕变时,合金具有稳定的蠕变特征,随应力提高,稳态蠕变阶段变短,其蠕变应力指数为7.5;在800℃蠕变时,低应力下具有明显的稳态蠕变阶段,其蠕变应力指数为4.0,而高应力下几乎没有稳态蠕变,直接进入加速蠕变。SEM原位观察表明,其蠕变损伤过程是微裂纹的形成、长大及相互连接;随温度升高,裂纹扩展和连接速度变快。

关键词： TiAl 蠕变应力指数原位观察

[011]取向镍基单晶合金在拉伸蠕变期间的组织演化与有限元分析

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金属学报 2011年第1期47卷 61-68页

作者：张姝田素贵于慧臣苏勇于兴福于莉丽沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 沈阳化工大学机械工程学院沈阳110142 北京航空材料研究院北京100095

采用弹性应力-应变有限元方法计算了[011]取向单晶镍基合金中γ/γ′两相共格界面的von Mises应力及应变能密度的分布特征,研究了施加拉应力对γ/γ′两相界面von Mises应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:[011]取向单晶镍基... 详细信息

采用弹性应力-应变有限元方法计算了[011]取向单晶镍基合金中γ/γ′两相共格界面的von Mises应力及应变能密度的分布特征,研究了施加拉应力对γ/γ′两相界面von Mises应力分布及γ′相定向粗化规律的影响.结果表明:[011]取向单晶镍基合金经热处理后,组织结构是立方γ′相以共格方式嵌镶在γ基体相中,并沿〈100〉方向规则排列.当沿[011]方向施加拉应力时,与近(010)γ′晶面的基体通道相比,近(001)γ′晶面的基体通道有较大的von Mises应力,在主应力分量的作用下,与(010)γ′晶面相比较,(001)γ′晶面沿[010]γ′方向发生较大的晶格扩张应变,可诱捕较大半径的Al原子和Ti原子,是促使γ′相沿[001]方向定向生长成为纤维状筏形组织的主要原因.

关键词：取向单晶镍基合金组织演化蠕变有限元分析

激光选区熔化TC4钛合金的室温及高温拉伸各向异性与断裂机制研究

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材料导报 2023年第S2期37卷 431-436页

作者：焦泽辉于慧臣吴学仁许瑞达武亮亮中国航发北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室航空材料检测与评价北京市重点实验室中国航空发动机集团材料检测与评价重点实验室北京100095

增材制造TC4钛合金在航空航天领域具有广泛的应用潜力。拉伸性能是增材制造材料实现工程化应用的重要考核指标。本工作系统考察了一种激光选区熔化增材制造TC4钛合金室温和400℃的拉伸性能,研究了材料拉伸各向异性规律及断裂机制,并同TC... 详细信息

增材制造TC4钛合金在航空航天领域具有广泛的应用潜力。拉伸性能是增材制造材料实现工程化应用的重要考核指标。本工作系统考察了一种激光选区熔化增材制造TC4钛合金室温和400℃的拉伸性能,研究了材料拉伸各向异性规律及断裂机制,并同TC4棒材、锻件、铸件等的组织与性能进行了对比分析。结果显示,该合金试样水平方向的拉伸强度比垂直方向高50 MPa以上,塑性和弹性模量无明显差异;垂直面和水平面的组织特征差异是造成拉伸强度各向异性的主因,垂直面的柱状晶组织的晶界数量明显少于水平面的细小等轴组织,从而减弱了对位错运动的阻碍。对不同工艺TC4钛合金的拉伸性能进行对比分析显示,激光选区熔化TC4钛合金在室温和400℃下可达到甚至优于国内传统工艺TC4钛合金的拉伸性能水平,但在400℃下试样垂直方向的拉伸强度低于国外的相关锻件数据。

关键词：激光选区熔化增材制造钛合金各向异性高温拉伸

不锈钢在扭转/拉伸复合载荷下的低周疲劳裂纹扩展

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金属学报 2005年第1期41卷 73-78页

作者：于慧臣孙燕国谢世殊田中启介北京航空材料研究院北京100095 沈阳重型机械集团有限责任公司沈阳110025 宝山钢铁集团公司技术中心上海201900 School of Engineering Nagoya UniversityNagoya 464-8603 Japan

研究了从SUS316NG不锈钢圆棒试样的环状预裂纹开始的低周疲劳裂纹扩展行为,分析了扭转/拉伸复合加载时不同载荷比对弹塑性疲劳裂纹扩展的影响.用J积分的指数方程表达了简单加载及复合加载的裂纹扩展速率.对于同样的J积分范围值,Ⅰ型载... 详细信息

研究了从SUS316NG不锈钢圆棒试样的环状预裂纹开始的低周疲劳裂纹扩展行为,分析了扭转/拉伸复合加载时不同载荷比对弹塑性疲劳裂纹扩展的影响.用J积分的指数方程表达了简单加载及复合加载的裂纹扩展速率.对于同样的J积分范围值,Ⅰ型载荷下的裂纹扩展速率最高,而Ⅲ型载荷下的速率最低.裂纹断口在高应力水平下为宏观平坦,在复合加载条件下的疲劳断口上观察到了疲劳条痕,同Ⅰ型加载条件下的相同,疲劳条痕间距与裂纹扩展速率二者数值相等.

关键词：低周疲劳裂纹扩展 J积分扭转/拉伸复合加载

横向预压缩对[001]取向镍基单晶高温合金蠕变性能的影响

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稀有金属材料与工程 2016年第1期45卷 79-85页

作者：苏勇田素贵于慧臣于莉丽沈阳工业大学辽宁沈阳110870 沈阳化工大学辽宁沈阳110142 北京航空材料研究院北京100095

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了预压缩对一种[001]取向镍基单晶合金蠕变性能的影响。结果表明,[001]取向镍基单晶合金在1040℃/180 MPa条件下沿[100]方向预压缩38 h后,立方??相转化为与[001]取向垂直的P型纤维状筏形组织。合金... 详细信息

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,研究了预压缩对一种[001]取向镍基单晶合金蠕变性能的影响。结果表明,[001]取向镍基单晶合金在1040℃/180 MPa条件下沿[100]方向预压缩38 h后,立方??相转化为与[001]取向垂直的P型纤维状筏形组织。合金晶向及预压缩和拉伸蠕变应力轴取向误差是预压缩合金内纤维状??相发生横向连接的原因。合金在预压缩及后续拉伸蠕变过程中??/?相界面能的降低是??相发生组织演化的驱动力。有/无预压缩的[001]取向合金在980℃/200 MPa条件下蠕变至稳态阶段的变形机制为位错在基体通道内的滑移和攀移。相对于未预压缩合金,预压缩后合金的微观组织结构使位错更容易在基体通道中滑移,其对合金沿[001]方向的应变率贡献更大,因此预压缩降低了合金在980℃/200 MPa条件下的蠕变抗力。

关键词：预压缩蠕变高温合金微观组织变形机制

[011]取向镍基单晶合金在压应力蠕变期间的组织演化与有限元分析

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稀有金属材料与工程 2013年第4期42卷 712-717页

作者：张姝田素贵于慧臣孟凡来沈阳工业大学辽宁沈阳110870 沈阳化工大学辽宁沈阳110142 北京航空材料研究院北京100095

采用弹/塑性应力-应变有限元方法计算了[011]取向单晶镍基合金中γ /γ' 两相共格界面的von Mises应力及应变能密度分布特征,研究了施加压应力对γ /γ' 两相界面von Mises应力分布及γ'相定向粗化规律的影响。结果表明:[011]取向单晶... 详细信息

采用弹/塑性应力-应变有限元方法计算了[011]取向单晶镍基合金中γ /γ' 两相共格界面的von Mises应力及应变能密度分布特征,研究了施加压应力对γ /γ' 两相界面von Mises应力分布及γ'相定向粗化规律的影响。结果表明:[011]取向单晶镍基合金经热处理后,组织结构是立方γ'相以共格方式嵌镶在γ基体相中,并沿γ方向规则排列。当沿[011]方向施加压应力时,(100)晶面沿[001]γ和[010]γ方向发生晶格收缩,其晶格收缩的挤压作用可排斥半径较大的Al、Ti原子,而在(010)和(001)晶面则分别沿[100]取向发生晶格扩张应变,可诱捕半径较大的Al、Ti原子,是促使γ'相在(100)晶面交错生长成网状结构,并沿[010]和[001]取向扩散连接,生长成为相互垂直的层片网状筏形组织的主要原因。

关键词：取向单晶镍基合金组织演化蠕变有限元分析

DZ125镍基合金蠕变期间的组织演化与元素扩散迁移率

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中国有色金属学报 2014年第2期24卷 335-342页

作者：田宁田素贵于慧臣孟宪林沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 北京航空材料研究院北京100095

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,结合元素扩散迁移率计算,研究DZ125合金在1 040℃蠕变期间的组织演化规律。结果表明:高温蠕变期间,合金在枝晶间/干区域发生不均匀的组织演化,枝晶间区域形成的筏状γ′相尺寸粗大,而枝晶干区域γ′相沿... 详细信息

通过蠕变性能测试及组织形貌观察,结合元素扩散迁移率计算,研究DZ125合金在1 040℃蠕变期间的组织演化规律。结果表明:高温蠕变期间,合金在枝晶间/干区域发生不均匀的组织演化,枝晶间区域形成的筏状γ′相尺寸粗大,而枝晶干区域γ′相沿(001)晶面形成细小的N-型筛网状筏形结构,且γ基体相连续充填在筛网状γ′相之间,可保证合金的高塑性。在1 040℃、137 MPa蠕变期间,合金枝晶干区域的γ′相经3 h转变成筏状结构,随施加应力的降低,γ′相发生筏形化转变的时间延长;其中,Al、Ta具有较高扩散迁移率是促使合金发生较快筏形化转变的主要原因。

关键词： DZ125镍基合金蠕变组织演化元素扩散迁移率