Please wait a minute...
ISSN 0412-1961
CN 21-1139/TG
创刊于 1956 年 (月刊)
当期目录 More>>
  2009年, 第45卷, 第7期 刊出日期:2009-06-12 上一期    下一期
选择: 合并摘要
论文
合金材料超高周疲劳行为的基本特征和影响因素
洪友士 赵爱国 钱桂安
金属学报. 2009, 45 (7): 769-780.  
摘要   PDF (2194KB)

合金材料在超高周疲劳下具有与低周和高周疲劳不同的裂纹萌生和扩展行为以及不同的 S--N曲线特征. 材料的强度、循环加载的频率、所处的环境等都显著影响超高周疲劳的特性. 本文综述了合金材料超高周疲劳行为的基本特征和影响因素的研究进展.

References | Related Articles | Metrics
高温蠕变与断裂评价的若干关键问题
涂善东 轩福贞 王卫泽
金属学报. 2009, 45 (7): 781-787.  
摘要   PDF (1285KB)

简要介绍了现代高温装置的发展现状, 认为高温装置的安全保障是后工业文明时代无法回避的问题. 为了实现重大高温装备的设计制造和安全运行, 高温下材料的寿命预测与结构失效评价是其中关键. 针对基于Arrhenius方程的寿命外推方法存在的问题, 提出要致力研究高温材料蠕变老化过程的物理化学动力学机理; 针对实际结构引入的复杂应力状态,提出应构建拘束下的高温断裂理论; 针对复杂载荷和环境的影响, 应建立多损伤机制下的材料--结构一体化的统一失效评价方法.

References | Related Articles | Metrics
金属材料疲劳损伤的界面效应
张哲峰 张鹏 田艳中 张青科 屈伸 邹鹤飞 段启强 李守新 王中光
金属学报. 2009, 45 (7): 788-800.  
摘要   PDF (2306KB)

总结了不同金属材料在低周疲劳过程中典型的晶界、孪晶界、相界和微电子互连界面的损伤开裂行为. 纯Cu中疲劳裂纹萌生的难易顺序为: 小角度晶界、驻留滑移带和大角度晶界. 对于纯Cu与铜合金中退火孪晶界, 是否萌生疲劳裂纹与合金成分有关, 随合金元素的加入降低了层错能, 退火孪晶界相对容易萌生疲劳裂纹. 对于Cu--Ag二元合金, 由于存在不同的晶界和相界面, 是否萌生疲劳裂纹取决于界面两侧晶体的取向差, 通常两侧取向差大的界面容易萌生疲劳裂纹. 在微电子互连界面中, 疲劳裂纹萌生位置与焊料成分和时效时间有关,对于Sn--Ag/Cu互连界面, 疲劳裂纹通常沿焊料与界面化合物结合处萌生; 对于Sn--Bi/Cu互连界面, 随时效时间增加会出现明显的由于Bi元素偏聚造成的界面脆性.

References | Related Articles | Metrics
含富Cr沉淀颗粒Fe--Cr合金单晶体的疲劳变形特征
李小武 曹昕明 马超群
金属学报. 2009, 45 (7): 801-807.  
摘要   PDF (1569KB)

在恒塑性应变幅εpl控制条件下研究了含富Cr沉淀颗粒的单滑移取向 Fe-35%Cr合金(质量分数)单晶体的疲劳变形特征. 实验结果和分析表明,当εpl≧2.5×10-3时,由于运动的位错易于切过细小富Cr沉淀颗粒,导致在循环刚开始第1周的拉伸阶段出现了明显的应力软化现象,并接着在疲劳早期阶段表现出轻微循环软化现象. 而且,晶体在循环过程中表现出一定程度的拉--压应力不对称性,这种增强的应力不对称性与细小富Cr沉淀颗粒的变形不稳定性有关.由大量细小滑移线聚集而成的粗滑移带以及高应变幅下形成的扭折带是该晶体主要的滑移变形特征.主裂纹大致沿主滑移面 发展并最终沿此开裂, 同时伴随有一些形态各异的二次裂纹在表面萌生.微观结构观察发现, 在低应变幅(εpl=5.0×10-4εpl)下就有类驻留滑移带(PSB)楼梯结构形成, 其体积分数随εpl的增大而增加.当εpl增大到5.0×10-3时,位错胞结构成为其主要微观结构特征.

References | Related Articles | Metrics
孪晶片层厚度对纳米孪晶Cu疲劳性能的影响
唐恋 卢磊
金属学报. 2009, 45 (7): 808-814.  
摘要   PDF (1151KB)

通过恒应力幅控制拉--拉疲劳实验, 比较了脉冲电解沉积制备的不同孪晶片层厚度纯Cu样品的疲劳寿命和疲劳耐久极限. 结果表明: 在应力疲劳下, 样品的疲劳寿命与疲劳耐久极限均随孪晶片层厚度的减小而提高. 疲劳样品的宏观表面变形形貌(SEM观察)和微观结构(TEM观察)表明:
当平均孪晶片层厚度为85 nm时, 材料的塑性形变由位错滑移和剪切带共同承担, 进而疲劳裂纹沿剪切带萌生; 而当平均孪晶片层厚度为32 nm时, 材料的塑性形变由位错--孪晶界交互作用主导, 从而导致疲劳裂纹沿孪晶界形成.

References | Related Articles | Metrics
P含量对细晶GH761合金力学性能的影响
杨树林 孙文儒 王健熙 王克亮 郭守仁 胡壮麒
金属学报. 2009, 45 (7): 815-819.  
摘要   PDF (904KB)

研究了P含量对细晶GH761合金组织和性能的影响. 结果表明: P含量在0.0007%---0.040%(质量分数)之间时, 对合金的室温和650 ℃拉伸性能影响不大, 但显著影响650 ℃/690 MPa下的持久性能和700 ℃/550 MPa下的蠕变性能. P含量在0.023%左右可成倍提高细晶合金的持久寿命, 降低蠕变速率. 细晶化和P微合金化相结合的方法可以在显著提高合金拉伸强度和塑性的同时, 保持合金优良的持久和蠕变性能, 从而全面优化合金的综合性能.

References | Related Articles | Metrics
涂覆Ni--Cr--Al--Y涂层的镍基高温合金热机械疲劳行为
陈竹兵 黄志伟 王中光 朱世杰
金属学报. 2009, 45 (7): 820-825.  
摘要   PDF (976KB)

分别采取大气等离子 (APS) 和高速火焰 (HVOF)工艺制备Ni--Cr--Al--Y涂层. 对涂覆Ni--Cr--Al--Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳 (TMF) 行为进行了研究. 结果表明:在相同应变幅下, 2种涂层试样都是反相位热机械疲劳 (OP TMF) 寿命比同相位热机械疲劳 (IP TMF) 寿命短; 在不同应变幅下, 试样的热机械疲劳寿命与涂层的喷涂工艺相关. 通过断口和纵向剖面图的观察分析表明, 裂纹的萌生对试样的寿命有很大的影响.

References | Related Articles | Metrics
室温下20钢高周次单轴棘轮行为的实验研究
董亚伟 康国政 刘宇杰 王弘 程晓娟
金属学报. 2009, 45 (7): 826-829.  
摘要   PDF (803KB)

通过对20钢的单轴应变控制循环和应力控制循环实验研究, 揭示了20钢在室温下的循环变形特性, 讨论了材料的循环软/硬化特性和材料的屈服平台以及平均应力、应力幅值和应力比对材料高周次棘轮行为的影响. 研究表明: 20钢表现出弱的、与应变幅值相关的循环硬化特性; 其棘轮行为依赖于平均应力、应力幅值和应力比的大小, 在高应力水平时的高周次循环后期, 棘轮变形会出现<再次增长的现象; 材料的屈服平台对棘轮行为有明显的影响, 在对20钢的棘轮行为进行本构描述时需要加以合理考虑.

References | Related Articles | Metrics
304不锈钢棘轮变形过程中应变诱发马氏体相变行为研究
程晓娟 王弘 康国政 董亚伟 刘宇杰
金属学报. 2009, 45 (7): 830-834.  
摘要   PDF (988KB)

利用OM, SEM和XRD对单轴非对称应力循环下304不锈钢棘轮变形过程中的微观组织变化进行了实验观察. 结果表明: 304不锈钢棘轮变形过程中,当棘轮应变达到一定值后会 产生应变诱发马氏体相变, 形成板条状 马氏体,并且随循环周次的增加, 形成的应变诱发 马氏体相对量逐渐增加.因马氏体相变而诱发的塑性变形对总的棘轮变形量产生一定的影响,材料的棘轮应变应由两部分组成, 即应力引起的塑性应变和相变诱发的塑性应变.

References | Related Articles | Metrics
T91/P91钢持久性能的统计分析及可靠性预测
赵杰 李东明 方园园
金属学报. 2009, 45 (7): 835-839.  
摘要   PDF (743KB)

利用Z参数方法分析了T91/P91(9Cr--1Mo--V--Nb)钢高温持久性能数据的统计分布规律. 结果表明:形状、热处理工艺等不同的T91/P91钢的高温持久性能数据交替重叠地分布在以应力σ--TTP(时间--温度参数)关系主曲线为中心的数据带中, 而表征T91/P91钢持久性能数据分散性的Z参数服从正态分布. 基于Z参数法对材料高温持久性能的可靠性分析结果, 提出了T91/P91钢的σ--TTP--可靠度R曲线、 σ--断裂时间tr--R曲线和许用应力[σ]--温度T--R曲线.预测结果与NRIM及ECCC公开的实验数据均符合良好.

References | Related Articles | Metrics
相续室温蠕变中屈服强度附近的应力应变行为
NIE Defu ZHAO Jie
金属学报. 2009, 45 (7): 840-843.  
摘要   PDF (825KB)

研究了正火态X70管线钢的相续室温蠕变现象及其对随后变形的影响, 结果表明, 在屈服点上、下的数种应力水平下X70钢均存在室温蠕变现象, 且通常呈现为速率递减的α型蠕变.屈服点后的室温蠕变提高了随后的流变应力. 利用应变速率--应力曲线判断室温蠕变对随后应力应变行为的影响:经历低于屈服强度的室温蠕变过程后, 应变速率突变点明显低于普通拉伸实验的比例极限;而在较高应力水平下的室温蠕变使随后的应变速率--应力曲线出现明显峰值.利用局部可动位错密度模型解释了室温蠕变的影响.

References | Related Articles | Metrics
纳米晶Ni疲劳行为的实验研究
谢季佳 洪友士
金属学报. 2009, 45 (7): 844-848.  
摘要   PDF (921KB)

系统研究了纳米晶Ni与粗晶Ni的疲劳行为. 通过疲劳实验获得了这2种材料的疲劳应力--寿命曲线, 并采用AFM对纳米晶Ni样品表面进行观察以研究其裂纹萌生的微观机制, 利用纳米压痕仪对疲劳实验前后样品的力学性能和显微组织变化进行了研究. 结果表明, 纳米晶Ni具有比粗晶Ni更高的疲劳极限. AFM观察表明,纳米晶疲劳后样品表面出现平均尺寸为73 nm的胞状起伏, 疲劳后样品的晶粒尺寸未发生明显改变. 压痕硬度结果表明, 疲劳过程材料的力学性能也未发生明显变化.

References | Related Articles | Metrics
16MnR钢在不同条件下的疲劳裂纹扩展规律
熊缨 陈冰冰 郑三龙 高增梁
金属学报. 2009, 45 (7): 849-855.  
摘要   PDF (1191KB)

采用压力容器用16MnR热轧钢不同缺口尺寸、不同厚度的紧凑拉伸 (CT)试样, 进行了不同温度、不同应力比条件的一系列疲劳裂纹扩展实验, 得到了相应实验条件下的疲劳裂纹扩展速率. 讨论了高温环境、缺口半径、应力比及试样厚度对疲劳裂纹扩展行为的影响规律. 结果表明: 16MnR钢在环境温度为150和300 ℃时的疲劳裂纹扩展速率比25和425 ℃时低, 300℃时疲劳裂纹扩展速率最低, 300℃以上时随温度的升高裂纹扩展速率增大; 缺口半径的大小对初期疲劳裂纹扩展有较大的影响; 应力比对16MnR钢的疲劳裂纹扩展行为没有影响; 疲劳裂纹扩展速率随试样厚度的增大而增大.

References | Related Articles | Metrics
挤压变形Mg--x%Al--3%Ni合金的低周疲劳行为
陈立佳 王鑫 智莹 徐颜武
金属学报. 2009, 45 (7): 856-860.  
摘要   PDF (820KB)

通过对挤压变形Mg--x%Al--3%Ni(x=4, 5, 6, 7, 质量分数)合金进行总应变控制模式的室温疲劳实验, 研究了不同Al含量的挤压变形Mg--x%Al--3%Ni合金的循环应力响应、疲劳寿命和循环应力--应变行为. 结果表明: 不同Al含量的挤压变形Mg--x%Al--3%Ni合金均表现为循环应变硬化; 挤压变形Mg--x%Al--3%Ni合金的应变疲劳寿命与塑性应变幅、弹性应变幅间的关系分别服从Coffin--Manson和Basquin关系式.

References | Related Articles | Metrics
非比例载荷下Al--7Si--0.3Mg合金的循环特性及微观机理
莫德锋 何国球 朱正宇 刘晓山 张卫华
金属学报. 2009, 45 (7): 861-865.  
摘要   PDF (1145KB)

在等效应变幅为0.22%时, 研究了Al--7Si--0.3Mg铸造铝合金在比例、圆形、正方形、菱形、矩形与椭圆形路径下的循环变形行为, 并用TEM观察了疲劳失效试样的位错结构. 结果表明: 在多轴加载条件下, 材料均表现出循环硬化现象, 循环硬化的速率和程度对加载路径有依赖性; 非比例载荷下材料的疲劳寿命远小于比例加载时的寿命, 且非比例加载下的疲劳寿命对各种非比例加载路径有依赖性, 其中圆形路径下疲劳寿命最短; 位错在不同的加载路径下形成不同的组态结构, 位错与强化相、枝晶界及位错间的交互作用是铸造铝合金发生循环硬化的主要原因.

References | Related Articles | Metrics
加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响
王国珍 王玉良 轩福贞 涂善东 王正东
金属学报. 2009, 45 (7): 866-872.  
摘要   PDF (1256KB)

通过实验和有限元(FEM)计算研究了加载速率、缺口几何和加载方式对16MnR钢解理断裂行为的影响. 结果表明, 该钢的解理断裂机理及相应测得的细观解理断裂应力σf和宏观解理断裂应力σF不随加载速率、缺口几何和加载方式发生变化. 不同缺口几何和加载方式试样的缺口韧性随加载速率的变化可以通过判据 σyymaxσF预测. σyymax为缺口前的最大正应力, 可通过有限元计算得到. σF可作为一个工程缺口韧性参数用于含缺口类缺陷的结构完整性评定中.钢的σF值可用Griffiths--Owen缺口试样在一个温度和加载速率下获得.

References | Related Articles | Metrics
超细晶铜在退火与高温变形条件下微观结构的不稳定性研究
姜庆伟 刘印 王尧 晁月盛 李小武
金属学报. 2009, 45 (7): 873-879.  
摘要   PDF (1507KB)

通过差示扫描量热仪(DSC)和显微硬度测试研究了等通道转角挤压(ECAP)制备的超细晶铜在退火条件下的热稳定性和硬度变化, 同时利用扫描电镜电子通道衬度(SEM--ECC)技术和透射电镜(TEM)研究了超细晶铜在室温到300 ℃的温度范围内分别在单向压缩和循环变形后的微观结构变化. 结果表明: 超细晶铜即使在低于再结晶温度退火条件下也会以缓慢渐进的方式发生逐步的再结晶和晶粒粗化, 该结构软化过程通过DSC随退火时间的响应曲线探测不到. 高温压缩下晶粒的粗化行为与应变速率有关, 应变速率越大, 粗化的局部化越明显; 应变速率越小, 更多的晶粒发生整体粗化. 高温循环加载促使晶粒粗化发生得更为显著、均匀, 在粗化的晶粒内可观察到一些典型的位错组态, 如墙结构和胞结构等. 另外, 利用最大晶粒尺度(Dmax)与平均晶粒尺度(Daver)的比值V定量讨论了不同高温变形情况下晶粒粗化的不均匀性.

References | Related Articles | Metrics
晶粒尺寸对42CrMoVNb钢超高周疲劳性能的影响
张永健 惠卫军 项金钟 董瀚 翁宇庆
金属学报. 2009, 45 (7): 880-886.  
摘要   PDF (1257KB)

研究了不同热处理制度下得到的3种具有不同晶粒尺寸的42CrMoVNb高强度钢的超高周疲劳性能. 结果表明, 超高周疲劳强度和疲劳强度比并不随晶粒尺寸的减小而单调提高, 中等晶粒尺寸的试样具有最高的疲劳强度和疲劳强度比. SEM断口观察表明, 绝大部分试样的疲劳裂纹起源于夹杂物. 随着疲劳断口裂纹源夹杂物处应力强度因子幅ΔKinc的减小, 疲劳寿命Nf增加; 而在夹杂物周围的粗糙粒状区域(GBF)的应力强度因子幅ΔKGBF并不随Nf变化而变化, 基本为一常数, 且粗晶粒试样的ΔKGBF高于细晶粒试样. 这表明, 细化晶粒对高强度钢的超高周疲劳性能有着复杂的影响,存在一个合理的细化晶粒范围.

References | Related Articles | Metrics
ZK60镁合金热压缩变形流变应力行为与预测
覃银江 潘清林 何运斌 李文斌 刘晓艳 范曦
金属学报. 2009, 45 (7): 887-891.  
摘要   PDF (1048KB)

在变形温度为523---673 K, 应变速率为0.001---1 s-1的条件下, 采用Gleeble--1500热模拟试验机对ZK60镁合金的热变形行为进行了研究. 结果表明, ZK60镁合金流变应力随变形温度升高和应变速率的降低而减小. 其高温压缩流变应力曲线可描述为加工硬化、过渡、软化和稳态流变4个阶段, 但在温度较高和应变速率较小时, 过渡阶段不很明显. 建立了一个包含应变的流变应力预测模型, 模型中的9个独立参数可以通过非线性最小二乘法拟合求得, 预测的流变应力曲线与实验结果吻合较好.

References | Related Articles | Metrics
2024铝合金中沉淀相对PLC效应的影响
熊少敏 张青川 曹鹏涛 肖锐
金属学报. 2009, 45 (7): 892-896.  
摘要   PDF (1255KB)

对2024铝合金进行不同温度下的热处理, 得到了一系列具有不同溶质原子浓度的基体及析出相含量的铝合金试样. 将这些试样分别在低温(-100 ℃)和室温(25 ℃)下进行拉伸实验, 分析其锯齿幅值和临界应变随应变率的变化趋势. 结果表明, 溶质原子是 Portevin--Le Chatelier (PLC)效应的必要因素, 单纯的位错切割沉淀相不足以产生PLC效应, 只能影响PLC效应, 并且沉淀相对PLC效应的影响在中等拉伸应变率时表现明显.

References | Related Articles | Metrics