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材料工程 2019年第7期47卷 112-120页

作者：刘石双仇平蔡建明李娟黄旭于辉刘利刚燕山大学先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室河北秦皇岛066004 中国航发北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室北京100095

研究高峰值应力条件下Ti60钛合金双态组织和片层组织的低周疲劳与保载疲劳性能,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析Ti60钛合金的显微组织与疲劳断裂行为。结果表明:显微组织对低周疲劳性能影... 详细信息

研究高峰值应力条件下Ti60钛合金双态组织和片层组织的低周疲劳与保载疲劳性能,利用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)等观察和分析Ti60钛合金的显微组织与疲劳断裂行为。结果表明:显微组织对低周疲劳性能影响不大,但显著影响保载疲劳性能,双态组织保载疲劳敏感性大于片层组织;保载情况下,疲劳寿命显著下降;随峰值应力的提高,疲劳寿命下降,保载疲劳敏感性增加;相同循环周次内,保载疲劳塑性应变累积大于低周疲劳,双态组织的塑性应变累积大于片层组织;低周疲劳裂纹萌生于试样表面,为单裂纹源,而保载疲劳裂纹为内部多源萌生;断口表面均存在准解理小平面,双态组织断口准解理小平面密度大于片层组织。

关键词： Ti60钛合金保载疲劳保载疲劳敏感性塑性应变累积准解理小平面

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GCr15钢的超高周疲劳机理研究

GCr15钢的超高周疲劳机理研究

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作者：万里彪宁波大学

学位级别：硕士

一直以来,疲劳失效都是工程构件的重要破坏形式之一。传统的疲劳设计观念认为,金属材料在循环载荷次数超过了10以上而不被破坏,则可认为其拥有无限疲劳寿命。但随着现代机械向高速、高龄化方向发展,在很多机械和工程结构中,如发动机、... 详细信息

一直以来,疲劳失效都是工程构件的重要破坏形式之一。传统的疲劳设计观念认为,金属材料在循环载荷次数超过了10以上而不被破坏,则可认为其拥有无限疲劳寿命。但随着现代机械向高速、高龄化方向发展,在很多机械和工程结构中,如发动机、汽车以及铁路等零部件的疲劳寿命通常被要求在10以上,有时循环周次甚至需要达到10。因此,传统的疲劳设计准则远远不能满足现代机械设备在超高周疲劳领域的使用要求。超高周疲劳行为的研究已经成为疲劳领域的一个重要课题,对工程构件的强度设计和寿命预测都有及其重要的意义。本文以GCr15轴承钢为研究对象,采用旋转弯曲疲劳实验和超声疲劳实验相结合的实验方法,进行了寿命范围为100的超高周疲劳行为的研究。主要内容和结论如下:(1)通过实验得到了材料的S-N曲线,并用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy,SEM)观察实验所得断口形貌。分别计算了疲劳断口特征参数,发现它们与疲劳寿命存在一定的线性关系。最后对内部夹杂周围细晶区(Fine Granular Area,FGA)处的应力强度因子幅值ΔK进行计算,分析疲劳裂纹萌生及扩展的断裂力学条件。(2)运用透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)和透射菊池衍射(Transmission Kikuchi Diffraction,TKD)对内部夹杂处FGA的形貌和特征进行研究分析。结果表明:夹杂周围微观组织可见三个区域:纳米晶区域FGA、部分晶粒细化区和回火马氏体基体区域。FGA是由纳米铁素体和高密度位错缠结组成。相比于基体,FGA中纳米晶的高角晶界比例大大提高。(3)在R=-1和0.1的情况下,进行弹塑性有限元建模(FEM)以研究超高周疲劳中夹杂物周围塑性应变累积。模拟结果表明,无论是在正应力比还是负应力比情形下,夹杂物周围均会出现塑性变形;剪切应力随循环次数增加而增加,并且在R=-1时,剪切应力值远大于R=0.1时的值,而且相比之下,R=-1的情况下拥有更大的塑性应变累积率,是R=0.1时的两倍。(4)本文结合微观证据和有限元模拟结果,首次从位错运动和剪切应变累积的角度来阐述FGA的形成,并推断出FGA的形成是由剪切应力引起的循环塑性应变的累积导致的;夹杂处因塑性变形而诱发位错,位错缠结形成位错胞,位错胞逐渐演化成位错墙,原始晶粒被位错墙分割成亚晶,随着循环塑性变形的不断累积,最终形成细晶区。并将FGA的形成过程命名为类动态再结晶。

关键词：超高周疲劳 S-N曲线晶粒细化塑性应变累积塑性变形

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Ti60钛合金保载疲劳行为研究

Ti60钛合金保载疲劳行为研究

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作者：刘石双燕山大学

学位级别：硕士

钛合金具有低密度、高比强度、耐腐蚀和耐高温等优点,广泛应用于航空发动机风扇盘、压气机盘和叶片等部件,是航空发动机实现减重、提高推重比的关键材料。研究者发现钛合金在航空发动机上应用时会出现使常规疲劳寿命显著降低的保载疲劳... 详细信息

钛合金具有低密度、高比强度、耐腐蚀和耐高温等优点,广泛应用于航空发动机风扇盘、压气机盘和叶片等部件,是航空发动机实现减重、提高推重比的关键材料。研究者发现钛合金在航空发动机上应用时会出现使常规疲劳寿命显著降低的保载疲劳问题,严重影响航空发动机的安全工作,因此,钛合金保载疲劳成为研究的热点问题。本文选取Ti60钛合金双态组织和片层组织为试验材料,采用显微硬度计、金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、拉伸试验机和液压伺服疲劳试验机等检测设备分别对Ti60钛合金的显微硬度、显微组织、断口形貌、微织构、拉伸性能、低周疲劳和保载疲劳性能进行研究。首先,通过拉伸试验测得两种典型组织的基本力学性能,结果表明:双态组织强度小于片层组织,塑性大于片层组织,且两种典型组织的强度和塑性随温度的增加分别呈下降和上升趋势。其次,通过疲劳试验研究显微组织、峰值应力、温度和保载时间等因素对Ti60钛合金疲劳性能的影响,结果表明:随峰值应力和保载时间的增加,疲劳寿命呈下降趋势,塑性应变累积呈上升趋势;保载疲劳塑性应变累积大于低周疲劳塑性应变累积;室温时,双态组织保载疲劳敏感性大于片层组织;440℃时,双态组织保载疲劳敏感性小于片层组织;440℃时的保载疲劳敏感性显著小于室温状态。最后,通过场发射扫描电子显微镜观察疲劳断口,观察发现:室温时,低周疲劳裂纹萌生于试样表面,为单裂纹源,保载疲劳裂纹萌生于试样内部,呈多源萌生;440℃时,疲劳裂纹都萌生于试样表面,且为多源萌生;疲劳断口表面均存在准解理小平面。

关键词： Ti60钛合金保载疲劳保载疲劳敏感性塑性应变累积准解理小平面

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抗表面接触疲劳剥离新型重载机车车轮的开发

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宝钢技术 2023年第2期 1-8页

作者：姚三成江波刘学华赵海邹强陈刚马鞍山钢铁股份有限公司技术中心安徽马鞍山243003 轨道交通关键零部件安徽省技术创新中心安徽马鞍山243003 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司技术中心安徽马鞍山243003

踏面剥离是重载机车车轮一种普发性的表面损伤形式,直接关系到车轮镟修频次和使用寿命。基于对实际服役车轮损伤模式的识别,从协调平衡滚动接触疲劳(RCF)与磨损性能的竞争关系着手,在现有高强度级别的碳素钢车轮基础上,通过钒微合金化... 详细信息

踏面剥离是重载机车车轮一种普发性的表面损伤形式,直接关系到车轮镟修频次和使用寿命。基于对实际服役车轮损伤模式的识别,从协调平衡滚动接触疲劳(RCF)与磨损性能的竞争关系着手,在现有高强度级别的碳素钢车轮基础上,通过钒微合金化和与之适配的热处理工艺,开发出高屈强比的新材质机车车轮,研究了其显微组织、力学性能、循环塑性和表面接触疲劳行为。

关键词：踏面剥离棘轮效应塑性应变累积钒微合金化屈强比

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循环载荷下波纹管应变累积及平面失稳

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石油化工设备 2001年第5期30卷 24-27页

作者：陈晔李永生顾伯勤刘艳江段玫常谦南京化工大学江苏南京210009 中国船舶工业总公司第725研究所河南洛阳471039

采用非线性有限元分析的方法 ,探讨了在内压和轴向循环位移联合作用下 ,U形无加强波纹管中的塑性应变累积状况。

关键词：循环载荷波纹管塑性应变累积平面失稳

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