应变率及温度对FGH95粉末高温合金塑性变形性能影响的实验研究

在420℃～650℃的温度范围内,实验研究了FGH95粉末高温合金在应变率0．0001s^-1～0．01S^-1范围内的拉伸一断裂性能,分析了温度和应变率对该合金流动应力的影响,结果表明,应变率对杨氏模量、拉伸屈服强度和塑性模量的影响不是很大,随着应变速率的增大和温度的升高,合金的塑性流动应力有所提高,断裂强度和断裂韧性增强。并通过流动应力与应变、应变率和温度之间的函数关系,分别讨论了硬化指数咒、应变速率敏感系数m及应力相关系数K与温度ε和应变率;的函数关系。SEM断口分析表明FGH95合金是微缺陷敏感材料,在高温（420℃-650℃）应变率范围为10^-4s^-1～10^-1s^-1时的拉伸断裂都是韧性断裂。     

高温高应变率下材料拉伸性能测试的一种新方法

为了实现高温环境下材料高应变率动态拉伸实验技术,将分离式Hopkinson杆直接拉伸装置中试样与拉杆的螺纹连接形式变成楔形连接形式,并加装了气动同步装置系统。这样,在对试样加高温时,能使靠近试样的入射和透射杆端处于较低温度。当撞击管向传递法兰运动时,气动同步装置瞬间拖动透射杆和试样,使两者之间的间隙为零,此时沿入射杆传递的入射波同时对试样拉伸加载。经实验验证,此方法可以有效实现材料高温高应变率拉伸加载。     

高温合金材料循环相关和时间相关热机械疲劳循环性能模拟

从平衡热力学不可逆系统出发，用非线性粘弹塑性运动强化莱模拟高温合金材料的应变控制热机械疲劳循环特性。讨论了温度变化和应变循环的相位关系，循环相关和时间相关热机械疲劳损伤机制，蠕变和疲劳间的相互作用。在建立本构关系和状态方程时，均考虑了温度变化所产生的影响。     

梯度功能材料热弹性应变场分析

本文采用显微数字散斑相关方法，对梯度材料在稳态梯度温度场分布状态下应变场进行了实验与理论计算的研究，并对结果进行了比较与分析，从而为研究、设计、制备梯度功能材料提供了实验方法，并可以梯度材料理论研究的发展提供依据。     

数字散斑相关法研究镍钴基高温合金中的PLC效应

作为航空发动机涡轮盘用新型材料,镍钴基变形高温合金在300～600℃温度区间内拉伸时会产生Portevin-Le Chatelier (PLC)效应.本文采用数字散斑相关方法,研究了镍钴基变形高温合金在400℃下拉伸变形过程中伴随PLC效应出现的应变局域化现象,即PLC带.实验结果表明,PLC带内的应变比试件平均应变大一个数量级,而带外部分应变接近于零.同时还观察到了带外部分的弹性收缩现象,即出现应变为负的区域.在拉伸全程中,PLC带与拉伸轴方向成约60°的夹角.PLC带的宽度均为4～4.5 mm,远大于试件最小尺寸(厚度),这一点与铝合金中的带宽与试件最小尺寸相近这一现象截然不同.     

等离子堆焊Stellite合金高温摩擦磨损特性研究

采用等离子堆焊技术在气门用钢基体上制备了Stellite 1和Stellite F合金堆焊层,对堆焊层的金相组织、物相组成和硬度等进行了研究,在MMU-10G高温端面摩擦磨损试验机上考察了不同温度条件对2种堆焊层摩擦磨损性能的影响,并分析了堆焊层的磨损机理.结果表明:高温条件下,随着温度的上升,2种合金堆焊层的摩擦系数增大,磨损体积减小;温度为400℃时,Stellite 1和Stellite F合金堆焊层分别产生了大量的疲劳裂纹和宽大的犁沟,磨损较为剧烈;温度为500和600℃时,2种合金堆焊层磨损机制相似,主要磨损机制分别为疲劳剥落和磨粒磨损;氧化膜的快速形成以及上试样硬度的下降减小了磨损,磨痕中心区域变窄,磨痕边缘的磨屑不断堆积并被碾压产生了严重的黏着磨损,导致摩擦系数增加.     

高应变率下铁锰铸造合金正向和反向应变率效应的研究

对两种铁锰铸造合金在准静态和冲击动态下进行了宏观与微观相结合的试验研究。实验结果表明 ,在准静态下 ,铁锰铝硅合金的强度高于铁锰铝合金 ,但在高应变率动态加载下 ,铁锰铝合金的强度反而高于铁锰铝硅合金。铁锰铝合金表现出很强的应变率强化效应 (正向应变率效应 ) ,而铁锰铝硅合金表现出应变率无关或应变率弱化效应 (反向应变率效应 )。随着应变率的进一步提高 ,两者又都存在一定程度的应变率弱化倾向。根据这一现象 ,着重对高应变率下的绝热温升所致热软化、内部损伤的率相关演化、以及应力诱变马氏体相变等方面进行了探讨。     

Inconel 690合金高温微动磨损特性研究

采用SRVⅣ高精度微动磨损试验机研究核电材料Inconel 690合金的高温微动磨损行为和机制.结果表明:温度升高使摩擦系数和磨损量逐渐减小;温度升高至270℃,微动区域特性由完全滑移区转变为部分滑移区;室温下,由剥层造成的表面磨损占主导地位,随着温度的升高,疲劳裂纹的萌生和扩展为微动的主要破坏机制.摩擦氧化主要发生在滑移区,中心黏着区相对很少.在部分滑移区,疲劳裂纹萌生在黏着区与微滑区交界处.室温下亚表层更易出现剥层,高温下更易形成压实的氧化层.     

铝-锂合金应变率负敏感效应及动态韧性现象

本文从实验上揭示了铝-锂合金奇特的应变率负敏感效应和动态韧性特性,并应用作者所建议的无屈服型粘塑性本构模型对其力学行为从理论上进行了描述和讨论。     

高温氧化处理前后Inconel 718高温合金摩擦学性能的探究

为了研究高温氧化处理前后Inconel 718高温合金摩擦学性能的差异,对Inconel 718高温合金在1 000℃大气环境下进行高温热处理,并进行25~800℃宽温域摩擦试验.利用扫描电子显微镜、三维轮廓仪、X射线衍射仪对Inconel 718高温合金的表面形貌、磨痕形貌、物相组成和结构进行分析.Inconel 718高温合金经热处理后物相组成发生了明显变化,晶化程度提高.在表面形成了类网状凸起结构,其组成主要为Cr_2Ti_7O_(17)和Cr_2O_3混合相,这是由于高温热处理使Inconel 718高温合金的Ti和Cr元素沿晶界发生了扩散,至表面后与大气中的氧反应,生成Cr_2Ti_7O_(17)和Cr_2O_3混合相.高温氧化后的Inconel 718高温合金摩擦系数和磨损率与未处理时相比有所降低,磨痕形貌有了明显变化,将这种变化归功于类网状凸起结构的减摩抗磨作用和其组成相中Cr_2Ti_7O_(17)的润滑作用.     

H13钢的高温拉伸性能研究

利用高温传感器在 MTS880试验机上系统地研究了 H13钢由室温到700℃温度范围内的应力应变特性,并给出其应力应变关系随温度的变化规律,同时对拉伸试件断口进行了微观分析。研究结果表明：由室温到600℃的温度范围内,H13钢的屈服强度、抗拉强度、弹性模量随温度的增加而线性地缓慢降低;室温拉伸试验的断口表现为多点起裂的撕裂断口,表明 H13钢的强度较高,但韧性较低;400℃时断口为典型的韧性断口形貌,强韧性很好;550℃和600℃时断口为韧窝状断口,具有一定的强度和韧性;当温度高于600℃时 H13钢的强度和韧性快速下降,失去了承载能力。     

高温云纹干涉测试系统研究

本文研制了用于高温云纹干涉法的测试系统.所研制的系统包括四光束云纹干涉仪、带观察窗口的高温云纹炉及控温系统、机械加载系统(加载架、测力传感器、冷却装置等)、CCD和计算机图像采集与处理系统.适用不同温度条件下的高温光栅制作技术也将给予介绍.该系统实现了1000℃高温氧化条件下的U、V场的实时测量.     

基于激光超声的GH4169高温合金残余应力检测

目前GH4169高温合金残余应力的检测手段多为有损检测或者检测受限的无损检测,激光超声作为一种具有非接触、高精度和无破坏性等优点的检测手段,鲜被应用于检测GH4169高温合金残余应力的分布特征。本文采用ABAQUS有限元软件模拟了热弹机制下,激光超声检测GH4169高温合金残余应力的声弹效应,为使用实验室自主研发的激光超声检测设备检测GH4169涡轮盘的残余应力提供基础,并重点将激光超声检测结果与X射线检测结果作对比。结果表明:GH4169高温合金的表面波波速与应力之间具有良好的线性关系;在实际检测过程中,由于检测范围不同,激光超声检测结果与XRD检测结果有一定差距,但均为压应力且趋势一致。     

非线性热环境下高温合金蜂窝板隔热性能研究

金属蜂窝板结构在高温热环境下的隔热特性是高速飞行器热防护设计的重要参数. 使用自行研制的高速飞行器瞬态气动热试验模拟系统, 对高温合金蜂窝平板结构在高达800℃的非线性热环境下的隔热性能进行实验研究, 获得了蜂窝板结构的瞬态和稳态传热特性以及在多种不同温度下金蜂窝平板结构隔热效果的实验数据. 在考虑结构内部蜂窝芯壁面间辐射、金属结构的传热以及蜂窝腔内空气传热的多重热交换条件下, 采用三维有限元计算方法对蜂窝板的隔热特性进行了数值模拟, 计算结果和试验结果的吻合性良好, 验证了数值模拟方法的可信性和有效性, 并为数值模拟方法能够在一定程度上较好地替代价格昂贵的气动热模拟试验打下了基础. 讨论了在复杂非线性高温环境下金属蜂窝板隔热效率的变化, 加热面温度的升降速度与隔热效率的关联性以及金属蜂窝板表面发射率的选取等问题, 对高速飞行器金属蜂窝结构的热防护研究具有重要的参考价值.      

精铸热锻模具钢的合金成分设计及其高温磨损性能研究

探讨了精铸热锻模具钢合金化设计的依据和合金成分设计较佳的参数范围,开发出高耐磨精铸热锻模具钢,采用MG-2000型销-盘式高温摩擦磨损试验机在干摩擦、400℃条件下,研究了精铸热锻模具钢的高温磨损性能.结果表明:合金成分设计参数应控制为V/C在3.00～3.60之间,C余在0.10～0.25之间,Cr/Cr Mo在0.68～0.85之间,Cr/C余＞16.60,Mo/C余＞16.00;所研制的精铸热锻模具钢的淬火组织为马贝复相组织,回火后碳化物以弥散析出的V4C3为主,含有少量Cr和Mo的碳化物,Cr、Mo主要固溶于α-Fe中,以保证精铸热锻模具钢的热强性和热稳定性;精铸模具钢具有较好的高温耐磨性,磨损率明显低于H13钢.其磨损机制为氧化磨损,即在精铸热锻模具钢的高温磨损表面形成Fe3O4和Fe2O3.     

应变幅值对循环载荷下NiTi合金力学性质的影响

实验研究了应变幅值对循环载荷下NiTi合金伪弹性退化特征的影响规律,结果表明:当卸载发生在NiTi合金应力诱发马氏体相变阶段时,应变幅值对马氏体相变开始应力的退化规律影响较小,但此时应变幅值的增加会显著增大奥氏体弹性模量的退化程度,而其大变形可回复能力和阻尼特性在应变幅值大于6%时才有大幅度降低。对各参数退化程度进行定量分析,得到了NiTi合金具有较强可回复能力和阻尼性能的应变幅值范围。该研究可为NiTi合金阻尼器的设计提供参考。     

Ni—Cr—B—Si合金粉末等离子喷涂层的高温滑动磨损特性

研究了Ｎｉ－Ｃｒ－Ｂ－Ｓｉ合金粉末等离子喷涂层的高温滑动磨损特性，并与５ＣｒＮｉＭｏ钢进行对比。结果表明，由于磨损机制不同，在相同温度下涂层的磨损率比５ＣｒＮｉＭｏ钢低得多。涂层的磨损机制在５００－５５０℃之间主要为塑性变形，５５０℃以上则表现为粘着磨损和硬质相脱落。     

NiAlCoCrFeTi系高熵高温合金的摩擦学性能研究

采用真空电弧熔炼技术制备了NiAlCoCrFeTi (HESA-1)和NiAlCoCrFeTiTaMoW (HESA-2)这2种典型的高熵高温合金,研究了其微观组织、力学性能和25～900℃的摩擦学性能.结果表明：2种合金均由无序面心立方晶格(FCC)结构的γ相和有序FCC结构的γ’相组成;γ相使该合金具有良好的塑性和韧性,γ’相赋予其较高的强度和硬度. 25～900℃,2种合金的摩擦系数和磨损率均随温度的升高而呈下降趋势. 25℃时,磨损机制主要为磨粒磨损,摩擦系数较大且磨损率较高. 400℃以上时,在摩擦氧化和热氧化的作用下,磨痕表面开始形成1层不连续的氧化物釉质层,摩擦系数和磨损率均有所降低.当温度达到900℃时,磨痕表面上形成了1层光滑且致密的氧化物釉质层,该釉质层具有良好的减摩抗磨作用,使HESA-1和HESA-2这2种合金的摩擦系数分别降至0.26和0.25,磨损率分别降至13.3×10^-6和8.0×10^-6 mm³/(N·m).在高温摩擦过程中,合金表面的Al、Cr、Ni和Co等元素在摩擦热和环境热的共同作...     

电阻应变测试技术中的温度补偿功能辨析

针对基于温度应变补偿的结构电阻应变测试技术,分析了结构温度应变的产生原理与结构温度应变的补偿原理,辨析了结构温度应变与补偿块温度应变二者的相互关联与差异.在此基础上,指出了基于温度应变补偿模式的结构电阻应变测试技术的错误在于:概念上混淆了结构的温度应变与补偿块的温度应变,导致了结构温度应变的错误补偿.同时,给出了正确实现工程结构应变测试的环境条件,以最大限度地保证了结构应变测试数据的客观性与可靠性.     

单晶高温合金中铸造微孔洞的扩长

基于有限变形晶体塑性本构关系及轴对称体胞模型,采用有限元的方法,分析了在不同取向偏角及不同滑移系开动,单晶高温合金中铸造微孔洞扩长的力学行为。分析结果表明:取向偏角对铸造微孔洞的扩长具有重要的意义,但对铸造微孔洞的形状改变影响不大,为改善单晶高温合金热端部件的疲劳、蠕变性能,控制晶体的取向偏角是很必要的;滑移系族开动的类型对铸造微孔洞的扩长有很大的影响,这种影响与Schmid因子、加载的取向相关,为更加准确地分析单晶高温热端部件的寿命,确定滑移系族开动类型至关重要。