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等静压铍材高周疲劳寿命研究

稀有金属与硬质合金 2020年第4期48卷 63-67页

作者：李美岁张子富张健康吕一格许德美李树荣代彦明黄旭刚李志年杨超西北稀有金属材料研究院宁夏有限公司稀有金属特种材料国家重点实验室宁夏石嘴山753000

采用拉-拉加载方式对等静压铍材进行高周疲劳试验,根据试验数据绘制了S-N曲线,获得其疲劳极限,并运用扫描电镜观察疲劳断口形貌。结果表明,等静压铍材在指定疲劳寿命10~7次下的疲劳极限为385 MPa;疲劳裂纹萌生于铍材试样边缘处,裂纹穿... 详细信息

采用拉-拉加载方式对等静压铍材进行高周疲劳试验,根据试验数据绘制了S-N曲线,获得其疲劳极限,并运用扫描电镜观察疲劳断口形貌。结果表明,等静压铍材在指定疲劳寿命10~7次下的疲劳极限为385 MPa;疲劳裂纹萌生于铍材试样边缘处,裂纹穿过晶界与相邻晶粒内的微裂纹连接合并长大;铍材试样发生瞬时解理断裂,形成主要由疲劳源和放射区构成的断口形貌;疲劳源尺寸随最大循环应力的减小而增大。

关键词：等静压铍材高周疲劳寿命 S-N曲线疲劳极限疲劳断口

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某变转速汽轮机叶片组的高周疲劳寿命分析

东方汽轮机 2022年第4期 29-32页

作者：师春燕肖向浩刘全陈铁宁东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000

文章对某变转速汽轮机的透平叶片组进行有限元强度分析,对叶片组的静应力水平进行评估,并对叶片组的振动特性进行分析,重点考虑变转速范围内的成组叶片B型振动对叶片的影响。还对叶片组进行高周疲劳寿命分析,重点考察叶根、叶身以及叶... 详细信息

文章对某变转速汽轮机的透平叶片组进行有限元强度分析,对叶片组的静应力水平进行评估,并对叶片组的振动特性进行分析,重点考虑变转速范围内的成组叶片B型振动对叶片的影响。还对叶片组进行高周疲劳寿命分析,重点考察叶根、叶身以及叶轮等关键部位的动应力水平,以及腐蚀特性对动应力的影响。

关键词：变转速叶片组动应力高周疲劳寿命

某型扳动开关弹簧片高周疲劳寿命及可靠性提升

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某型扳动开关弹簧片高周疲劳寿命及可靠性提升

SnPb焊点结构的高周疲劳行为检测与寿命表征方法

第九届中国航空学会青年科技论坛

作者：田跃贺轶斐梅宇飞刘克刚杜翠玲上海航空电器有限公司陆军装备处驻上海地区航空军代表室

航空用某型扳动开关寿命要求为6万次,但在实际使用过程中,出现了扳动次数不足2万次时其内部弹簧片就发生断裂导致开关失效的现象。基于此,本文通过寿命试验确定了弹簧片的断裂特征,并以减小弹簧片的应力值为设计目标,开展结构优化设计... 详细信息

航空用某型扳动开关寿命要求为6万次,但在实际使用过程中,出现了扳动次数不足2万次时其内部弹簧片就发生断裂导致开关失效的现象。基于此,本文通过寿命试验确定了弹簧片的断裂特征,并以减小弹簧片的应力值为设计目标,开展结构优化设计。进一步利用ANSYS Workbench静力学仿真分析方法对优化方案进行计算,并对弹簧片理论寿命进行了评估和验证。结果表明:弹簧片的断裂特征为高周疲劳破坏,优化后的弹簧片疲劳寿命可达6万次以上,同时基本消除了弹簧片发生在折弯圆角处的断裂模式,提升了扳动开关弹簧片的可靠性。

关键词：扳动开关弹簧片高周疲劳寿命结构优化静力学仿真分析可靠性

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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南京大学学报（自然科学版） 2009年第2期45卷 129-134页

作者：王习术阎成琨 Murai Ryosuke 赵海燕清华大学航天航空学院工程力学系北京100084 材料与强度研究室三菱重工业株式会社日本名古屋市453-8515 清华大学机械系北京100084

本文对SMT型的SnPb焊点结构(PC基板-SnPb焊料-陶瓷电阻结构)的高周疲劳(2×104～1×106循环次数)失效行为进行了扫描电子显微镜(SEM)原位观测试验和有限元分析.这些结果表明:SMT型SnPb焊点结构的高周疲劳裂纹主要发生在SnPb焊料与陶瓷... 详细信息

本文对SMT型的SnPb焊点结构(PC基板-SnPb焊料-陶瓷电阻结构)的高周疲劳(2×104～1×106循环次数)失效行为进行了扫描电子显微镜(SEM)原位观测试验和有限元分析.这些结果表明:SMT型SnPb焊点结构的高周疲劳裂纹主要发生在SnPb焊料与陶瓷电阻结合处(趾或踵toeorheel),而高周疲劳裂纹扩展主要在SnPb焊料表面或内部,表面疲劳裂纹扩展方向随基板上施加的应力增大而偏向基板一侧.同时,这些裂纹扩展长度与焊点几何形状相关,一般扩展长度在150μm以内并因为焊料与电阻或焊料与基板的界面开裂出现停顿.此外,用ABAQUS软件分析了基板上外加应力与焊料上响应应力间的比例关系.基于试验和有限元分析计算比较,试验中发现的裂纹萌生源及裂纹扩展方向均与有限元计算得到的最大应力或最大应变集中区域相一致.最后,提出了简便预测这类结构的高周疲劳寿命方法,且预测结果与试验结果吻合较好.

关键词：焊点结构高周疲劳寿命有限元分析预测方法 SEM原位观测

首钢590MPa级高疲劳寿命轮辐用钢的研制

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锻压技术 2015年第4期40卷 121-125页

作者：孟宪堂郭子峰李飞李瑞恒周娜王伦首钢技术研究院北京100043 首钢迁钢公司河北迁安064404

首钢微合金轮辐用钢S590D研制过程中采用了3种工艺制度,并在各种工艺制度下对力学性能、组织和平板疲劳性能进行了分析。抗拉强度590 MPa级工业生产用钢具有优良的断后伸长率,冷弯性能合格,满足轮辐用钢的加工要求;对3种工艺制度下的平... 详细信息

首钢微合金轮辐用钢S590D研制过程中采用了3种工艺制度,并在各种工艺制度下对力学性能、组织和平板疲劳性能进行了分析。抗拉强度590 MPa级工业生产用钢具有优良的断后伸长率,冷弯性能合格,满足轮辐用钢的加工要求;对3种工艺制度下的平板进行了高周疲劳寿命测试并绘制S-N曲线,同时对车轮弯曲疲劳寿命进行了跟踪,结果表明,比例更高的均匀等轴铁素体组织类型有利于获得理想的疲劳性能,并提出平板高周疲劳寿命S-N曲线与实际车轮疲劳寿命测试结果具有一定的密切相关性。

关键词：轮辐高周疲劳寿命 S-N曲线疲劳性能

17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金涂层高周疲劳行为研究

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中国激光 2014年第10期41卷 125-130页

作者：赵文雨芦凤桂李铸国王东王晓娟刘霞杨仁杰上海交通大学上海市激光制造与材料改性重点试验室上海200240 上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂上海200240 上海汽轮机有限公司上海200240

利用半导体激光器在汽轮机末级叶片材料17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金涂层,然后分别制备17-4PH不锈钢、17-4PH不锈钢表面激光熔覆和17-4PH不锈钢表面激光熔覆后经550℃×6h热处理的疲劳试样,进行高周拉压疲劳试验,并对疲劳断... 详细信息

利用半导体激光器在汽轮机末级叶片材料17-4PH不锈钢表面激光熔覆Stellite6合金涂层,然后分别制备17-4PH不锈钢、17-4PH不锈钢表面激光熔覆和17-4PH不锈钢表面激光熔覆后经550℃×6h热处理的疲劳试样,进行高周拉压疲劳试验,并对疲劳断口进行扫描电镜(SEM)分析。试验结果表明:在107循环周次条件下,基材17-4PH不锈钢的疲劳极限为470MPa,基材表面激光熔覆Stellite6合金涂层试样的疲劳极限下降到380MPa,而基材表面激光熔覆Stellite6合金涂层经过热处理后的试样可达到440MPa;基材17-4PH不锈钢的裂纹源通常位于表面、近表面或内部缺陷处,裂纹扩展区具有明显的疲劳辉纹特征,瞬断区为韧窝特征;而熔覆试样的裂纹源位于熔覆层侧的缺陷处或熔覆层与基体的界面结合处,然后向熔覆层和基体两侧扩展,熔覆层侧呈脆性沿晶断裂,基体呈韧性疲劳断裂。

关键词：光学制造高周疲劳寿命激光熔覆耐水蚀涂层疲劳断口

无保护层激光冲击对GH3044涡轮机匣围观组织和性能的影响

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红外与激光工程 2018年第4期47卷 154-160页

作者：谢孟芸汪诚张佩宇明继青陈辉空军工程大学等离子体动力学重点实验室陕西西安710038 中国人民解放军第五七一三工厂湖北襄阳441002

针对激光冲击强化涡轮机匣部件难以贴覆吸收保护涂层的问题,提出无保护层激光冲击(LSPwC)+水砂纸磨除烧蚀层的复合工艺,研究LSPwC对GH3044合金微观组织和力学性能的影响,验证复合工艺的可行性。采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和... 详细信息

针对激光冲击强化涡轮机匣部件难以贴覆吸收保护涂层的问题,提出无保护层激光冲击(LSPwC)+水砂纸磨除烧蚀层的复合工艺,研究LSPwC对GH3044合金微观组织和力学性能的影响,验证复合工艺的可行性。采用能谱仪(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)和金相显微镜分析试样表层元素组成和微观组织,通过测试残余应力和高周疲劳寿命表征其力学性能。结果表明,LSPwC在试样表层产生约10~15μm的烧蚀层,烧蚀层内碳、氧元素富集且残余拉、压应力交替存在,烧蚀层以下晶粒和碳化物不同程度地均匀细化;相比原始试样,LSPwC对GH3044合金疲劳寿命提升不明显;水砂纸磨除烧蚀层后,试样表面残余压应力约510 MPa,影响深度层达1 mm,疲劳寿命提高到原始试样的3倍。

关键词：激光冲击强化 GH3044合金微观组织残余应力高周疲劳寿命

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硫对超高强度钢300M高周疲劳性能的影响

金属热处理 2023年第2期48卷 56-61页

作者：王飞赵欣宝武特种冶金有限公司技术中心上海200940

对高硫和低硫300M钢的显微组织和力学性能进行了系统研究,重点分析了硫含量对300M钢中夹杂物特征及高周疲劳寿命的影响机理。研究发现,硫含量的增加会大大降低300M钢的高周疲劳寿命。硫含量的增加会提高MnS夹杂物的析出温度及析出数量,... 详细信息

对高硫和低硫300M钢的显微组织和力学性能进行了系统研究,重点分析了硫含量对300M钢中夹杂物特征及高周疲劳寿命的影响机理。研究发现,硫含量的增加会大大降低300M钢的高周疲劳寿命。硫含量的增加会提高MnS夹杂物的析出温度及析出数量,提高试样次表层出现大尺寸MnS夹杂物的概率,大大降低高周疲劳裂纹萌生的难度,进而降低300M钢的高周疲劳寿命。

关键词： 300M钢硫 MnS夹杂物高周疲劳寿命疲劳裂纹萌生

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2050铝合金耐损伤性能的研究

2050铝合金耐损伤性能的研究

作者：钟警中南大学

学位级别：硕士

2050合金是由美国于2004年注册的一个新的第三代铝锂合金。它是在2098铝合金的基础上通过调整Mn、 Mg、 Li等微合金元素的含量开发出来的,产品形式主要为厚板。与7050-T7451合金厚板相比,2050-T84合金具有低密度、高弹性模量、优良的疲... 详细信息

2050合金是由美国于2004年注册的一个新的第三代铝锂合金。它是在2098铝合金的基础上通过调整Mn、 Mg、 Li等微合金元素的含量开发出来的,产品形式主要为厚板。与7050-T7451合金厚板相比,2050-T84合金具有低密度、高弹性模量、优良的疲劳性能和抗应力腐蚀性能,并获得5%的减重效果。2050合金的Li含量较低,是为了增加合金的损伤容限和耐热性。据报导,2050合金厚板已部分取代7050合金,作为飞机的下翼加强筋在空中客车公司的最新运输机A380-800和A380-800F上使用。本文针对工业规格的2050-T84合金厚板及其轧制而成的薄板,采用多种试验方法系统研究了合金厚板和薄板的拉伸性能、断裂韧性、高周疲劳性能、疲劳裂纹扩展速率等常规力学性能及耐损伤性能。同时采用金相(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)及织构分析等研究手段,系统研究了合金的疲劳裂纹萌生机制及其早期扩展行为,并详细地探讨合金的微观组织结构与其耐损伤性能之间的关系,得到的主要结论如下：(1)时效制度对合金薄板的常规拉伸性能有较大影响。随着时效温度的升高,合金的时效响应速率逐渐加快,强度达到峰值的时间缩短。在T8态,合金薄板在145℃时效80h达到峰值,其拉伸性能为σb=520MPa, σ0.2=486MPa, δ=12.3%;在165℃时效12h达到峰值,其拉伸性能为σb=511MPa, σ0.2=473MPa,δ=12.2%;在185℃时效6h达到峰值,其拉伸性能为σb=501MPa,σ0.2=461MPa,δ=11.5%。(2)时效前的预变形能加快时效响应速率并显著提高合金的拉伸性能。如在T6态,合金薄板在145℃时效200h尚未达到峰时效,其拉伸性能为σb=478MPa,σ0.2=420MPaδ10%;而在T8态,在145℃时效40h能得到较为理想的强度和塑性,其拉伸性能为σb=498MPa, σ0.2=460MPaδ=13.5%。工业规格的合金厚板在T84状态下轧向的拉伸性能及断裂韧性分别为σb=509MPa,σ0.2=484MPa,δ=12%, KIc=31.3MPa√m.(3)合金T8态的主要析出相是板条状的T1相和片状的θ'相,其中T1相是主要强化相;在T6态的欠时效态(145℃/40h)时的主要析出相是片状的θ"相,其强化效果较弱,随着时效时间的延长,将主要析出θ'相和T1相。(4)当应力比R为0.1时,合金厚板在L方向下光滑试样的疲劳极限约为251MPa,是其抗拉强度的49%;缺口试样的疲劳极限约为80MPa,是其抗拉强度的16%。当应力比R为-1.0时,光滑试样在L方向的疲劳极限为150MPa,是其抗拉强度的29%,比应力比为0.1的疲劳极限低约100MPa。合金的疲劳极限具有显著的缺口敏感性;应力比对其疲劳极限影响很大;取样方向的影响则比较小。(5)合金板状光滑试样的疲劳裂纹萌生源在试样表面,其主要萌生机制为：(a)Al(CuMnFe)等杂质相粒子的本身开裂或在其与基体的界面上开裂,使得裂纹萌生并向基体中扩展;(b)从试样尖锐边缘的应力集中处形成侵入沟和挤出脊,从而导致裂纹的萌生与扩展;(c)在熔炼和加工过程中引入的氧化物、夹杂、缺陷等也会导致裂纹的萌生。(6)取样方向对合金厚板的疲劳裂纹扩展速率在近门槛区和快速扩展区的影响较大,而在稳态扩展区的影响则相对较小。在相同的AK水平和应力比R条件下,三种取样方向的疲劳裂纹扩展速率大小为：L-T方向最小、T-L方向次之、S-L方向最大。取样方向对合金厚板的疲劳裂纹扩展速率的影响主要与“pancake"状晶粒结构、黄铜织构和第二相粒子沿轧制方向排列有关。(7)应力比R对合金厚板的疲劳裂纹扩展速率的影响较大,尤其是在近门槛区和快速扩展区的影响显著。在相同的ΔK水平和取样方向条件下,应力比为0.5的裂纹扩展速率均高于应力比为0.1的速率。应力比对其速率的影响在近门槛区主要与塑性变形诱发的裂纹闭合效应有关,在快速扩展区则主要取决于最大应力场强度因子Kmax。(8)时效制度对合金薄板的疲劳裂纹扩展速率的影响主要表现为：(a)在应力比为0.1、时效时间为6h的条件下,随着时效温度·的升高,其疲劳裂纹扩展速率也相应增大,即145℃/6h的扩展速率最低,165℃/6h的速率次之,185℃/6h的扩展速率最高。(b)在应力比为0.1、时效温度为145℃的条件下,随着时效时间的延长,其疲劳裂纹扩展速率也基本上相应增大。在145℃/40h时效态下,应力比为0.5的合金薄板的疲劳裂纹扩展速率曲线均位于应力比为0.1的曲线之上。相比于稳态扩展区,应力比对近门槛区和快速扩展区的疲劳裂纹扩展速率影响更加显著。

关键词： 2050合金高周疲劳寿命裂纹萌生与扩展微观组织