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裂纹起始扩展阻力J_i与基本力学性能的关系

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机械强度 2001年第3期23卷 319-322页

作者：杜百平马宝钿西安交通大学材料科学研究中心金属材料强度研究所西安710049

韧性裂纹开始扩展的J积分值对于韧性断裂的工程构件是一个重要的材料性能指标。统计了三个钢种两种焊缝 2 0 0多个J积分值。发现当裂纹生长量Δa 99% ) ,而与静力韧度无关。而韧性裂纹开始扩展以后 ,各个扩展量下的JR 值与静力韧度、颈... 详细信息

韧性裂纹开始扩展的J积分值对于韧性断裂的工程构件是一个重要的材料性能指标。统计了三个钢种两种焊缝 2 0 0多个J积分值。发现当裂纹生长量Δa 99% ) ,而与静力韧度无关。而韧性裂纹开始扩展以后 ,各个扩展量下的JR 值与静力韧度、颈缩比功无任何相关性。从J积分的条件、裂纹尖端的特征、断裂的微观机理对试验结果进行了分析。从工程应用角度出发 ,说明Ji 与屈服强度与强度极限之比 (称屈强比 )无关 ,低屈强比不是保证缺陷 (或微裂纹 )抵抗其扩展的有效方法 ,有效的方法是提高强度的同时 ,不降低均匀塑性变形能力Ψb,这可以通过提高冶金质量如细化晶粒来实现。

关键词：基本力学性能裂纹扩展阻力安全裕度工程材料

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失效叶片显微结构和力学性能研究

西安交通大学学报 1996年第10期30卷 94-99页

作者：杨晓华李年杜百平西安交通大学

研究了低压汽轮机末级叶片２Ｃｒ１３不锈钢长期服役失效后显微结构和力学性能的变化，与未服役的叶片相比，显微组织中位错密度升高，部分区域位错胞状组织形成，碳化物粒子粗化，低温冲击断口上发现服役叶片中有显微孔洞和裂纹形成．... 详细信息

研究了低压汽轮机末级叶片２Ｃｒ１３不锈钢长期服役失效后显微结构和力学性能的变化，与未服役的叶片相比，显微组织中位错密度升高，部分区域位错胞状组织形成，碳化物粒子粗化，低温冲击断口上发现服役叶片中有显微孔洞和裂纹形成．显微结构的变化导致了服役叶片力学性能的改变，屈服强度、循环屈服强度、抗拉强度均有下降，弹性模量略有下降．疲劳性能测试结果表明，疲劳门槛值下降，疲劳裂纹扩展速率增加，而疲劳极限和材料的本质门槛值基本没有变化．这与叶片表面缺陷被加工掉有一定的关系．材料的消振性实验表明，由于显微空洞的形成使材料的消振性在服役后反而升高了．

关键词：显微结构力学性能损伤汽轮机叶片

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疲劳损伤钢件修复的最佳时机

机械强度 2003年第3期25卷 237-240页

作者：杜百平马宝钿李年朱维斗西安交通大学材料科学与工程学院西安710049

为了研究影响疲劳损伤中间退火修复效果的诸因素 ,找出最佳修复时机的变化规律 ,在恒应变± 0 .5 %和± 0 .8%控制下 ,对 40Cr调质钢进行疲劳循环加载 ,求得存活率为 90 %时的寿命Nf。将试样疲劳加载到少于Nf 的不同周次后 ,再进行中间... 详细信息

为了研究影响疲劳损伤中间退火修复效果的诸因素 ,找出最佳修复时机的变化规律 ,在恒应变± 0 .5 %和± 0 .8%控制下 ,对 40Cr调质钢进行疲劳循环加载 ,求得存活率为 90 %时的寿命Nf。将试样疲劳加载到少于Nf 的不同周次后 ,再进行中间退火修复。发现中间退火可以延长损伤件的疲劳寿命。本次试验条件下能使疲劳寿命提高到原始试样的二倍。修复效果与损伤周次和承受的循环应变大小有关。用高灵敏度电阻仪和TEM对疲劳损伤过程与修复后材料的微观结构进行测试和观察。发现中间退火不能使损伤的材料恢复到原始材料状态。疲劳加载对材料的微观变化有两个相反的影响 ,疲劳损伤导致形成微观裂纹 ,但疲劳加载在材料中累积的应变能在中间退火过程中 ,作为附加驱动力 ,促使材料更加均匀、稳定 ,从而减少了形成微裂纹的条件。当循环应变增加 ,获得最佳修复效果的损伤周次减少。

关键词：钢件疲劳损伤疲劳延寿中间退火修复调质钢

疲劳损伤及中间退火修复的40Cr试件的微观结构分析

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机械强度 2003年第2期25卷 207-211页

作者：方铭杜百平西安交通大学金属材料强度研究所西安710049

利用透射电子显微镜对原始态、疲劳损伤态以及疲劳损伤后经中间退火修复的 40Cr钢的微观结构进行研究。结果表明 ,经高温回火的 40Cr钢的原始试样由于合金元素铬的存在使其回火稳定性较高 ,组织基本上保留了原板条马氏体的形貌。沿板条... 详细信息

利用透射电子显微镜对原始态、疲劳损伤态以及疲劳损伤后经中间退火修复的 40Cr钢的微观结构进行研究。结果表明 ,经高温回火的 40Cr钢的原始试样由于合金元素铬的存在使其回火稳定性较高 ,组织基本上保留了原板条马氏体的形貌。沿板条界或在板条中分布着粒状碳化物M7C3和M2 3C6 ,另外在较宽的板条中还有细长的杆状M3C碳化物存在。疲劳损伤态的试样的组织中位错组态与原始态的不同 ,部分区域位错缠结成位错墙结构 ,还有一些区域观察到位错胞结构。而且损伤后M2 3C6 碳化物的形貌变大 ,杆状M3C碳化物的数量增加 ,杆的长度减小。经过中间退火修复后 ,碳化物周围的位错缠结减少 ,而且位错胞的壁厚减小 ,位错密度降低。在整个组织中只发现了大块圆球状的M2 3C6碳化物均匀分布。从微观亚结构分析这三种状态的试样的组织存在一定的差异 ,因而表现为其力学性能和疲劳总寿命都有所不同。

关键词：疲劳损伤微观结构分析碳化物中间退火 40Cr钢

包申格效应对板料与成品管屈服强度与屈强比的影响

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机械强度 2006年第4期28卷 503-507页

作者：朱维斗李年杜百平西安交通大学材料学院西安710049

探讨微合金化高强度控轧钢板在制管过程中由于塑性弯曲变形所引起的包申格效应,以及这种效应对屈服强度和屈强比的影响。试验发现包申格效应导致屈服强度降低,应变硬化指数明显分为两个阶段。板与管相比,屈强比无明显改变。这些结果对... 详细信息

探讨微合金化高强度控轧钢板在制管过程中由于塑性弯曲变形所引起的包申格效应,以及这种效应对屈服强度和屈强比的影响。试验发现包申格效应导致屈服强度降低,应变硬化指数明显分为两个阶段。板与管相比,屈强比无明显改变。这些结果对管道建设业主和制板钢厂均有参考价值。

关键词：微合金控轧钢包申格效应屈服强度屈强比

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2Cr13钢低周疲劳损伤演变规律研究

机械强度 1999年第2期21卷 118-121页

作者：吕涛杨晓华李年杜百平史耀武西安交通大学机械工程学院

用连续介质力学理论研究了工程材料的低周疲劳损伤演变过程。在热力学基础上基于连续损伤变量Ｄ，并根据有效应力的概念，提出了低周疲劳各向同性连续损伤模型。用该模型分析了汽轮机叶片材料２Ｃｒ１３钢在控制应变低周疲劳过程中的损... 详细信息

用连续介质力学理论研究了工程材料的低周疲劳损伤演变过程。在热力学基础上基于连续损伤变量Ｄ，并根据有效应力的概念，提出了低周疲劳各向同性连续损伤模型。用该模型分析了汽轮机叶片材料２Ｃｒ１３钢在控制应变低周疲劳过程中的损伤演变律，模型得到了实验的验证。损伤变量选择了方便测量的循环应力与初始应力之比与１的差；模型中的参数具有明确的物理意义，而且测量容易。文中还对不同循环下的疲劳试样的微观组织结构进行了透射电镜显微观察，对２Ｃｒ１３钢在控制应变低周疲劳过程中损伤演变的各个阶段给予了微观解释。

关键词：低周疲劳损伤力学损伤变量疲劳损伤铬钢

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疲劳损伤钢件延寿机理及效果

机械强度 2006年第1期28卷 40-45页

作者：杜百平李年马宝钿朱维斗西安交通大学材料科学与工程学院西安710049

在恒应变ε=±0.5%和ε=±0.8%控制下,对淬火和600℃回火的40Cr钢试样进行疲劳循环加载,求得存活率为90%时的寿命Nf,将另一组试样疲劳加载到少于Nf的不同周次,在保护介质下550℃加热2小时(称为修复退火)后,测残余疲劳寿命。当损伤主要... 详细信息

在恒应变ε=±0.5%和ε=±0.8%控制下,对淬火和600℃回火的40Cr钢试样进行疲劳循环加载,求得存活率为90%时的寿命Nf,将另一组试样疲劳加载到少于Nf的不同周次,在保护介质下550℃加热2小时(称为修复退火)后,测残余疲劳寿命。当损伤主要是微观结构变化时,退火效果随损伤周次增加而提高。其原因是存在试样中的应变能在修复退火中作为附加的驱动力,促使微观组织向均匀和稳态转变,延缓了碳化物界面裂纹的形成。但当损伤促使微观裂纹形成时,退火不能使其愈合,修复效果降低,所以有一个最佳的修复退火时机。此时进行修复退火,使疲劳总寿命提高2倍。但对高周次疲劳损伤,进行修复退火不能愈合裂纹和延长寿命。对它进行中温热静等压(hotisostaticpressure,HIP)处理,可提高总寿命2.4倍。中温热静等压使试样表面硬度、残余压应力都增加,可减缓微裂纹的萌生和扩展。试样的电阻率变化能够检测微观结构疲劳损伤程度和修复效果。

关键词：疲劳损伤修复退火疲劳延寿微观组织疲劳损伤修复中温热静等压

机械加工残余应力对调质40CrNiMo钢疲劳特性的影响

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中国机械工程 1996年第4期7卷 99-102页

作者：李年杜百平张定铨西安交通大学

机械加工在试样表面造成的残余压应力σｒ，若分布很浅（０．０１～０．０２ｍｍ），疲劳过程中σｒ极易衰减，从而对疲劳极限光明显影响，疲劳极限取决于裂纹萌生寿命。若σｒ分布较深（０．０５～０．０７ｍｍ），在疲劳过程中最外层... 详细信息

机械加工在试样表面造成的残余压应力σｒ，若分布很浅（０．０１～０．０２ｍｍ），疲劳过程中σｒ极易衰减，从而对疲劳极限光明显影响，疲劳极限取决于裂纹萌生寿命。若σｒ分布较深（０．０５～０．０７ｍｍ），在疲劳过程中最外层应力衰减后，次外层残余应力重新分布，这种残余应力与缺口应力场综合作用，有可能在缺口根部产生非扩展裂纹，从而使疲劳极限取决于裂纹的止裂条件，提高了缺口试样疲劳极限。

关键词：残余应力疲劳极限裂纹调质钢合金钢机加工

不同载荷历史作用下 2Cr13 钢循环变形行为的微观解释

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兵器材料科学与工程 1997年第3期20卷 7-13页

作者：杨晓华李年杜百平西安交通大学金属材料强度国家重点实验室

对淬火高温回火的未服役新叶片材料及已服役近７万ｈ的旧叶片材料２Ｃｒ１３钢进行了低周、高周疲劳试验。用透射及扫描电镜对其微观结构的演变进行了观察。新２Ｃｒ１３钢经低周疲劳软化后，位错发生了较大范围的动态回复，形成了具有... 详细信息

对淬火高温回火的未服役新叶片材料及已服役近７万ｈ的旧叶片材料２Ｃｒ１３钢进行了低周、高周疲劳试验。用透射及扫描电镜对其微观结构的演变进行了观察。新２Ｃｒ１３钢经低周疲劳软化后，位错发生了较大范围的动态回复，形成了具有较低能量的亚晶界结构，位错运动的平均自由程增大是其软化的原因。服役后旧叶片本身已发生了软化，微观应力测定结果表明旧叶片的微观应力较小，而且低温冲击断口的ＳＥＭ观察发现旧叶片中已形成了微空洞。服役叶片的低周疲劳实验也表现出循环“软化”，但位错亚结构的变化却表现了循环硬化的特征，这说明服役叶片的循环软化是由于旧叶片内已形成的微空洞损伤造成的。

关键词：钢循环软化微空洞损伤