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扭转预变形对定向凝固DZ4合金低周疲劳寿命的影响

张卫方 , 刘肖 , 刘升旺 , 王宗仁 , 李运菊

稀有金属材料与工程

对定向凝固DZ4合金进行扭转预变形和热处理后的高温低周疲劳寿命与断裂行为进行测试与研究,分析不同的扭转变形程度、变形速率等对低周疲劳寿命和再结晶的影响,研究沿晶特征区的形成机制.结果表明,定向凝固DZ4合金在扭转预变形和热处理后其低周疲劳寿命急剧下降,分析发现与塑性变形区产生的再结晶组织有关.再结晶区与基体变形不协调导致在再结晶与基体界面处出现损伤和裂纹,裂纹沿再结晶晶界扩展形成沿晶特征区,使高温低周疲劳寿命下降,且疲劳寿命随着再结晶深度的增大而急剧降低.扭转预变形程度较小时,低周疲劳断口上的沿晶特征区的深度与断面沿再结晶区扩展的深度一致；扭转预变形程度较大时,沿晶特征区的深度相对较小.另外,应变速率增大,加剧了不协调变形,再结晶具有局部化倾向,且再结晶程度增加,使高温低周疲劳寿命下降更严重.

关键词: 定向凝固合金 , 高温低周疲劳 , 扭转预变形 , 再结晶

机械预变形对定向凝固DZ4合金持久寿命的影响

张卫方 , 李运菊 , 刘高远 , 赵爱国 , 陶春虎

稀有金属材料与工程

对定向凝固DZ4合金机械预变形和热处理后的持久寿命与断裂行为进行了测试与分析,研究了再结晶对定向凝固DZ4合金持久行为的影响机制.结果表明,定向凝固DZ4合金机械预变形和热处理后在其表面形成再结晶层.再结晶层对定向凝固DZ4合金持久寿命的影响很大,表面130μm的再结晶使其持久寿命下降33%.再结晶层本身的强度极低再结晶层与基体的变形不协调以及界面所具有的缺口效应导致了定向凝固DZ4合金机械预变形和热处理后持久强度的下降.

关键词: 定向凝固合金 , 再结晶 , 持久寿命 , 断裂行为

紧固螺栓开裂原因分析

刘昌奎 , 李运菊 , 陶春虎 , 张兵

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2008.04.020

某螺栓在安装过程中有两个在螺纹牙底开裂.通过对螺栓裂纹及裂纹断口的宏观微观观察、显微组织和显微硬度检测,确定了裂纹性质;通过对螺栓在安装过程中的受力分析、扭拉试验、摩擦因数测定以及有限元数值模拟分析,确定了螺栓开裂原因.结果表明:螺栓裂纹性质为过载开裂,其主要原因是由于螺栓孔内残留的蓖麻油和TB06-9底漆使得螺纹旋合摩擦因数大大降低,螺栓在一定的扭矩下承受的轴向拉应力显著增加,从而导致螺栓开裂.

关键词: 螺栓 , 过载开裂 , 摩擦因数

表面再结晶对定向凝固高温合金高周疲劳行为的影响

何彪 , 李运菊 , 张卫方 , 鲁玉祥

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2007.02.005

采用悬臂旋转弯曲试验,研究定向凝固DZ4合金在喷丸预变形及热处理后产生的再结晶层对高周疲劳寿命的影响.结果表明,DZ4合金经过一定程度的预变形,在随后的高温热处理后表面会产生一定厚度的再结晶;再结晶层对DZ4合金高周疲劳寿命有一定影响;在一定喷丸强度范围内,随喷丸强度增加,疲劳寿命先减小后增大.

关键词: 定向凝固合金 , 再结晶 , 高周疲劳

定向凝固高温合金DZ4的动态再结晶行为研究

贾波 , 李春光 , 李运菊 , 陶春虎

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.01.009

研究了定向凝固DZ4合金在高温静拉伸应力作用下的动态再结晶行为,重点研究了温度、应力及表面氧化等因素对DZ4合金动态再结晶行为的影响.结果表明,在一定大小的应力作用下,不带涂层的DZ4合金试样表面在800～950℃范围内会发生动态再结晶,且再结晶层厚度随着温度和应力的增高而增大;动态再结晶层均位于表面氧化层内.分析表明,表面氧化是DZ4合金发生表面动态再结晶的主要原因.试验结果同时表明,表面采用Al-Si渗层保护的定向凝固DZ4合金叶片在正常服役条件下不会发生再结晶.

关键词: 定向凝固DZ4合金 , 动态再结晶 , 表面氧化 , Al-Si渗层

操纵杆早期疲劳断裂分析

李运菊 , 高威 , 张卫方 , 陶春虎

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2003.z1.030

某操纵杆在拉-拉疲劳试验过程中发生了早期疲劳断裂.对操纵杆断口的宏观特征、微观形貌以及金相组织进行了观察分析.结果表明,操纵杆的表面完整性较差是导致操纵杆早期疲劳断裂的主要原因.

关键词: 钛合金 , 操纵杆 , 疲劳断裂 , 表面完整性

某燃气轮机涡轮叶片断裂及事故原因分析

袁智 , 赵爱国 , 陶春虎 , 李运菊

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2003.z1.040

对某燃气轮机一级涡轮动叶片断裂及事故原因进行了分析.结果表明,一级涡轮动叶片的高温机械疲劳断裂是导致本次破坏事故的直接原因,导致叶片断裂的根本原因是该型燃气轮机在改烧轻油后设计上存在缺陷所致.该型燃气轮机主要缺陷是:环形燃烧室刚度不足,改烧轻油后燃烧室壁温增高;叶片冷却效果不好,涂层易于脱落;温控检测点不足,达不到监控效果以及所规定的停机后自动喷水的运行方式不当等.

关键词: 燃气轮机 , 涡轮叶片 , 高温机械疲劳

定向凝固合金叶片裂纹与断裂综合分析

张卫方 , 李运菊 , 赵爱国 , 陶春虎 , 孙传棋

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2003.z1.028

对定向凝固合金叶片的裂纹与断裂进行了综合分析,对其失效模式与失效原因进行了研究.研究结果表明,定向凝固合金叶片的裂纹与断裂为同一失效模式,均为叶片表面的再结晶而导致的疲劳失效.叶片表面的再结晶在叶片使用之前就已存在,是由于固溶热处理前叶片的表面存在塑性变形,在固溶热处理过程中形成的.

关键词: 定向凝固合金 , 叶片 , 再结晶 , 疲劳失效

一种定向凝固合金的再结晶研究

李运菊 , 张卫方 , 高威 , 刘新灵 , 陶春虎

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2003.z1.080

关键词:

定向凝固DZ4合金的低周疲劳与断裂行为研究

张卫方 , 李运菊 , 高威 , 范金娟 , 陶春虎

稀有金属材料与工程

对定向凝固DZ4合金760℃和800℃下的低周疲劳行为进行了研究,并结合断口观察,对其疲劳裂纹的萌生与扩展进行了分析.结果表明,DZ4合金760℃和800℃下的低周疲劳属应力疲劳,其损伤以弹性损伤为主,弹性损伤与疲劳寿命具有很好的相关性.定向凝固DZ4合金高寿命低周疲劳裂纹易于萌生于试样内部或亚表面的柱状晶界.其疲劳裂纹的稳定扩展也较难形成典型的疲劳条带.

关键词: 定向凝固合金 , 低周疲劳 , 弹性损伤