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材料界面在疲劳断裂过程中作用的基础性研究(1994—1996年工作总结)国家自然科学基金重大项目“材料损伤、断裂机理和宏微观力学理论”子课题1疲劳损伤与裂纹萌生的晶体学关系①用熔体生长法和形变退火法制备了多种取向的Al、Cu和CuZn合金单晶体,进行... 相似文献
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【摘 要】进行了99.6%工业纯铝和99.99%高纯铝(退火和冷加工)的扭转疲劳试验,测定了经过各种应力循环数N以后的滞后迴线的形状和面积,从而算出了在每次循环中的能量消耗ΔE和最大抗扭矩Tm。对于所得到的ΔE-N曲线和Tm-N曲线进行了分析,并与在疲劳试验的各个阶段对于试样表面所作的金相观测结果作了比较,认为在试样中未出现局部滑移区以前,引起ΔE和Tm的基本过程是空位对于位错的钉紥作用,这是一种体积效应,但是在局部滑移区出现以后,这种滑移区引起额外的能量消耗,而对于Tm的影响并不显著,因而在这个阶段里Tm和ΔE的变化便不再彼此相对应。这种分析可以澄清过去文献中关于ΔE和Tm(代表硬度变化)在疲劳过程中的变化的许多互不一致的结果。假定实验所观测到的曲线是这两种过程(整体过程和局部过程)所引起的效应的迭加,并且假定这两种过程对于ΔE和Tm的贡献由于疲劳振幅的大小、试样的处理状态(退火或冷加工)以及所合杂质之不同而异,可以满意地解释实验所观测到的各种曲线的形状和位置。这个观点的正确与否还有待于进一步的实验证实。 相似文献
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【摘 要】本文研究了各种处理对于含铜1%、2%和4%的铝合金在疲劳载荷下ΔE和Tm的变化的影响,并进行了相应的金相观测。用Al-1%Cu合金所进行的试验指出,当外加扭应变较大时,ΔE和Tm曲线的形状类似于高纯铝或工业纯铝;当扭应变较小时,或在室温进行预先时效后,曲线的形状类似于Al-4%Cu合金。这些结果都可以根据溶质原子对于位错的交互作用的看法得到解释。对于Al-1%Cu和Al-2%Cu合金进行了断续的疲劳载荷试验,结果证明了ΔE在疲劳后期的上升是由于试样里出现了集中的粗滑移区,而不是由于疲劳载荷引起了过时效从而使试样发生软化的结果。用Al-4%Cu合金进行了疲劳和再溶处理的试验,根据ΔE和Tm曲线的表现情况来看,认为如在ΔE的后期上升后立即对试样进行再溶处理,即可以使试样回复到原来的状态,但当ΔE上升过了一个时期以后,由于试样中已有裂缝出现,对试样进行再溶处理,反足以加速试样的断裂。根据实验结果,可以总结出两个具有实际意义的推论:(1)由于粗滑移带的出现是形成疲劳裂缝的先声,所以有可能通过测量ΔE的方法来查知初发裂缝的形成;(2)通过加入合金元素和进行热处理的方法,可以推迟粗滑移带的出现,从而提高铝合金试样的疲劳寿命。 相似文献
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本文进行了淬火状态的、含0.52,0.91,3.46和5.15%Mg的铝合金的扭转疲劳试验,测定了相应的ΔE-N曲线和Tm-N曲线。实验结果指出,对于含镁量为0.52,0.91%的试样来说,当表面扭应变较小时,ΔE在起始时,随着应力循环数的增加而下降。当表面扭应变增大时,ΔE-N曲线始而变平,继而上升,直至达到一较高值才稳定下来。当试样中的含镁量为3.46%时,在扭应变不太大时,ΔE-N曲线的变化情况与Al-4%Cu合金的相象,不过当扭应变足够大时,ΔE起始时上升,并且经过一个峯值又下降。当含镁量增至5.15%时,ΔE-N曲线的表现已完全与Al-4%Cu合金的相象,在所用的最高表面扭应变下也并不表现出明显的峯值。对于所用的各种成分的试样来说,最大抗扭矩Tm起始总是上升的。上述结果都可以根据溶质镁原子在疲劳过程中渐渐进入位错,形成气团来解释。可以认为,在铝镁合金的情形,产生ΔE的因素以及影响ΔE的大小的因素,对于疲劳载荷的起始阶段来说,可能都主要是由于气团的作用。当含镁量较低时,对于足够高的表面扭应变来说,气团较为松动,位错能够拖着气团运动,从而需要作功,使ΔE和Tm都上升。但当合镁量较高时,或表面扭应变不太大时,在疲劳一起始就形成了能够对于位错起钉扎作用的足够浓的气团。继续进行疲劳时,进入位错的溶质原子将使位错的动性进一步降低,导致ΔE起始下降,Tm起始上升。此外,还对于经过不同时效处理的Al-0.52%Mg和Al-3.46%Mg合金进行了疲劳试验,观测到应变时效现象,这与上述的溶质原子气团模型相合。 相似文献
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材料界面在疲劳断裂过程中作用的基础性研究(1994—1996年工作总结)国家自然科学基金重大项目“材料损伤、断裂机理和宏微观力学理论”子课题1疲劳损伤与裂纹萌生的晶体学关系①用熔体生长法和形变退火法制备了多种取向的Al、Cu和CuZn合金单晶体,进行... 相似文献
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本工作进行了淬火Al-7.27%Ag合金的扭转疲劳试验,测定了各种扭应变下的△E-N曲线,并且观察了经过各种循环数以后试样的表面金相变化。实验结果指出,当扭应变较小时,△E随着循环数N的增加而逐渐下降,△E-N曲线的变化类似Al-Cu和Al-Mg合金在较低扭应变下的情况。但当扭应变较大时,△E开始略有下降,随后上升到某一较高值后再下降,直至试样断裂。△E-N曲线的形状与Al-Cu和Al-Mg合金完全不同。试样表面的金相变化分为两个明显不同的阶段。在疲劳的起始阶段,滑移痕迹细而均匀,但经过一定循环数后,少数滑移痕迹变得集中而深化。随着循环数的增加,新的滑移带在原有滑移带之间不断地出现,没有纯Al和Al-Mg合金中滑移带变宽的情况。还看到了裂纹沿晶界的形成和发展。根据溶质银原子与位错的电交互作用和位错切割银原子簇的观点,对所得到的结果进行了讨论。
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