空气散热器端盖焊缝开裂失效研究

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作者 周麒 龙斌 +1 位作者 魏振伟 刘昌奎 《热加工工艺》 北大核心 2025年第12期92-98,105,共8页

空气散热器端盖漏油,将产品拆卸后进行通气试验,发现LF21-M铝合金端盖处焊缝存在裂纹。为明确空气散热器失效性质和原因,对散热器进行观察;同时对焊缝区域开展了宏观与微观分析,并对断口表面进行能谱分析,此外还对裂纹附近材料显微组织... 空气散热器端盖漏油,将产品拆卸后进行通气试验,发现LF21-M铝合金端盖处焊缝存在裂纹。为明确空气散热器失效性质和原因,对散热器进行观察;同时对焊缝区域开展了宏观与微观分析,并对断口表面进行能谱分析,此外还对裂纹附近材料显微组织及硬度进行了系统表征。结果表明:空气散热器端盖处焊缝开裂性质为高周疲劳。盖板与隔板对接面焊缝未焊透以及焊缝熔深小于设计要求,使得焊根位置应力集中程度提高,对盖板焊缝的焊根处抗疲劳性能不利。通过问题排查和故障复现,明确焊枪夹角大于100°导致焊缝未焊透,并验证焊枪夹角为75°时,焊缝焊透且抗疲劳性能优异。 展开更多

关键词 空气散热器 钨极惰性气体保护焊 LF21-M铝合金 应力集中 疲劳

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机翼盖板用30CrMnSiNi2A钢螺钉断裂失效分析 被引量：10

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作者 李春光 于洋 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2010年第10期75-78,共4页

某机翼盖板用30CrMnSiNi2A钢螺钉在装配后的存放期间发生了断裂,通过断口宏微观分析、显微组织分析和氢含量测定进行了失效分析;并提出了工艺改进措施。结果表明:螺钉的失效模式为氢脆断裂,氢脆的原因与其材料强度和氢含量过高有关;在... 某机翼盖板用30CrMnSiNi2A钢螺钉在装配后的存放期间发生了断裂,通过断口宏微观分析、显微组织分析和氢含量测定进行了失效分析;并提出了工艺改进措施。结果表明:螺钉的失效模式为氢脆断裂,氢脆的原因与其材料强度和氢含量过高有关;在根据标准规定除氢工艺的基础上,将螺钉的强度降低到合适的水平,是预防和控制高强度螺钉氢脆的有效措施。 展开更多

关键词 螺钉 氢脆 强度 氢含量

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涡扇发动机二级转子叶片超温断裂分析 被引量：23

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作者 赵文侠 李莹 +1 位作者 范映伟 郑运荣 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期39-44,共6页

运用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针微束分析仪对断裂叶片表面进行了宏观形貌、叶片断口宏观、微观形貌及显微组织分析,推断出叶片使用时不同部位所承受的温度范围,并对断裂原因进行了探讨。结果表明:启动超温致使叶片γ′相回... 运用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子探针微束分析仪对断裂叶片表面进行了宏观形貌、叶片断口宏观、微观形貌及显微组织分析,推断出叶片使用时不同部位所承受的温度范围,并对断裂原因进行了探讨。结果表明:启动超温致使叶片γ′相回溶甚至过烧至初熔状态,局部枝晶间和晶界出现明显液化现象,叶片前缘和后缘过烧程度严重,该区承受的温度达到甚至超过了1260℃,距叶片前缘约6mm中心区,其承温在1220℃左右,离叶片前缘8mm处,其短时承温在1180℃以下;超温使叶片处于严重过载状态,最终造成多个叶片瞬间断裂。 展开更多

关键词 涡轮叶片 超温 初熔 过载断裂 失效分析

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某手动传动薄壁直齿轮的失效原因 被引量：1

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作者 刘丽玉 陶春虎 +2 位作者 张松林 刘昌奎 孔焕平 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2015年第9期106-110,共5页

某手动传动薄壁直齿轮未经装机使用便在齿间发现了多条裂纹,对裂纹形貌、断口特征进行了分析,从设计、加工、装配等过程对失效原因进行了排查。结果表明:该传动直齿轮出现的裂纹为振动疲劳所致,直齿轮产生振动的原因是其在磨削加工时的... 某手动传动薄壁直齿轮未经装机使用便在齿间发现了多条裂纹,对裂纹形貌、断口特征进行了分析,从设计、加工、装配等过程对失效原因进行了排查。结果表明:该传动直齿轮出现的裂纹为振动疲劳所致,直齿轮产生振动的原因是其在磨削加工时的夹具选择不当,使齿轮产生倾斜,给直齿轮施加了一个轴向分力,导致直齿轮发生共振;通过更改夹具结构,采用夹辐板的装夹方式可以有效避免该类裂纹的出现。 展开更多

关键词 直齿轮 共振 激振源 失效分析

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构件低周疲劳损伤的金属磁记忆检测试验研究 被引量：23

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作者 刘昌奎 陈星 +3 位作者 张兵 任吉林 董世运 陶春虎 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期72-77,共6页

对18CrNi4A钢缺口试件在三级应力水平下进行了低周疲劳试验和磁记忆信号检测,研究应力集中、疲劳损伤及疲劳应力对磁信号的影响规律。结果表明,利用磁信号Hp(y)曲线突变特征和磁信号梯度K曲线异变峰特征可表征试件损伤位置;采用H′p(y)=... 对18CrNi4A钢缺口试件在三级应力水平下进行了低周疲劳试验和磁记忆信号检测,研究应力集中、疲劳损伤及疲劳应力对磁信号的影响规律。结果表明,利用磁信号Hp(y)曲线突变特征和磁信号梯度K曲线异变峰特征可表征试件损伤位置;采用H′p(y)=Hp(y)N-Hp(y)0的磁信号处理方式,磁信号H′p(y)曲线过零点与试件断裂位置重合,处理后的磁信号过零法可更有效的表征试件损伤位置;磁信号梯度Kmax值随疲劳损伤程度的增加而逐渐增加,反映了构件疲劳损伤程度,可表征试件疲劳损伤程度;磁信号与疲劳应力水平存在强烈的相关性,应力水平越大,磁信号值也越大。 展开更多

关键词 金属磁记忆 应力集中 疲劳损伤 低周疲劳 磁信号

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GH536镍基高温合金焊接组织演变 被引量：14

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作者 魏振伟 陶春虎 +2 位作者 顾玉丽 刘昌奎 曲士昱 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期41-47,共7页

使用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜及其能谱仪对GH536焊接接头组织进行分析,结果表明:固溶态GH536由γ基体、大量M6C及少量M23C6组成;焊后,大量M6C在晶内弥散析出,在晶界和孪晶界上不连续析出,原有的碳化物长大。热影响区分为三个区... 使用体视显微镜、光学显微镜、扫描电镜及其能谱仪对GH536焊接接头组织进行分析,结果表明:固溶态GH536由γ基体、大量M6C及少量M23C6组成;焊后,大量M6C在晶内弥散析出,在晶界和孪晶界上不连续析出,原有的碳化物长大。热影响区分为三个区域:靠近母材处,存在粗大"岛链状"碳化物;中部,部分碳化物重新固溶入基体,存在"网链状"碳化物;靠近熔合线,存在碳化物贫化区。焊缝处碳化物在晶界和枝晶间析出,从边缘到中心逐渐凝固:初始阶段,组织为非外延式生长的胞状晶,生长方向垂直于熔合线;中间阶段,组织转变为柱状树枝晶,且越靠近焊缝中心,晶粒尺寸越大;中心为粗大的等轴状树枝晶。焊接过程中,焊缝金属中各元素未损失。 展开更多

关键词 GH536 镍基高温合金 钨极氩弧焊 焊缝 外延生长 碳化物

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GH536镍基高温合金焊接接头力学性能与断裂特征研究 被引量：15

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作者 魏振伟 刘昌奎 +1 位作者 顾玉丽 陶春虎 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期70-74,共5页

对GH536合金焊接接头的硬度进行测试和分析,对母材及焊接接头进行室温和500℃拉伸试验,并分析了断裂特征,分析了母材和焊接接头不同区域的断裂韧度。结果表明:热影响区硬度未见明显变化,与母材一致;从熔合线到焊缝中心,由于枝晶变细,显... 对GH536合金焊接接头的硬度进行测试和分析,对母材及焊接接头进行室温和500℃拉伸试验,并分析了断裂特征,分析了母材和焊接接头不同区域的断裂韧度。结果表明:热影响区硬度未见明显变化,与母材一致;从熔合线到焊缝中心,由于枝晶变细,显微硬度逐渐升高。焊接接头整体室温拉伸强度、屈服强度和断后伸长率分别为810MPa,392MPa和30%,达到了母材的99.6%,99.7%和93.8%;在500℃时,接头整体抗拉强度、屈服强度和断后伸长率分别为678MPa,300MPa和26%,达到了母材的98.1%,96.8%和78.8%;GH536合金焊接接头具有良好的力学性能。在熔合区组织不均匀性最为严重,熔合区是GH536合金焊接接头的薄弱环节。在室温和500℃,母材及焊接接头的断裂方式均为塑性断裂。 展开更多

关键词 镍基高温合金 钨极氩弧焊 显微硬度 拉伸性能 断裂韧度 裂纹尖端张开位移

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表面再结晶对单晶高温合金SRR99中温持久性能及断裂行为的影响 被引量：16

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作者 张兵 刘德林 +1 位作者 陶春虎 姜涛 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期85-89,共5页

利用喷丸预变形,研究了表面再结晶对SRR99单晶高温合金中温持久性能及断裂行为的影响。结果表明,表面再结晶对单晶合金中温持久寿命影响很大,760℃/785MPa条件下,厚度约为103μm的再结晶层(约占试样横截面面积8%)使合金中温持久寿命下... 利用喷丸预变形,研究了表面再结晶对SRR99单晶高温合金中温持久性能及断裂行为的影响。结果表明,表面再结晶对单晶合金中温持久寿命影响很大,760℃/785MPa条件下,厚度约为103μm的再结晶层(约占试样横截面面积8%)使合金中温持久寿命下降了约90%。再结晶层几乎没有承载能力,基体承受的实际应力增大,是导致合金持久性能下降的主要原因。此外,再结晶层与基体界面处的缺口效应也会使合金的持久寿命进一步降低。760℃/785MPa条件下,未再结晶试样的微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂,而再结晶试样则以纯滑移剪切的方式断裂。 展开更多

关键词 单晶高温合金 再结晶 持久性能 断裂行为

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ZL101铝合金的拉伸断裂特征 被引量：10

9

作者 刘洲 何玉怀 +2 位作者 刘昌奎 姜涛 刘德林 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期82-86,共5页

使用扫描电子显微镜和光学显微镜对ZL101铝合金的显微组织、拉伸断口及断口剖面进行了观察分析,研究了其拉伸断裂特征。结果表明:ZL101铝合金的拉伸断口为准解理特征,可见第二相(硅共晶体和AlFeMnSi相)沿断口分布;裂纹在第二相粒子的尖... 使用扫描电子显微镜和光学显微镜对ZL101铝合金的显微组织、拉伸断口及断口剖面进行了观察分析,研究了其拉伸断裂特征。结果表明:ZL101铝合金的拉伸断口为准解理特征,可见第二相(硅共晶体和AlFeMnSi相)沿断口分布;裂纹在第二相粒子的尖锐和凹角处(即应力集中处)萌生,并沿第二相扩展,该过程会拉开(拉断)第二相粒子,并使横向粒子产生变形;韧窝特征是由脆性第二相被拉开后发生塑性变形产生;舌状花样是裂纹沿一定取向晶面扩展,并造成颗粒相变形产生;撕裂棱是裂纹扩展至两个以一定角度相交的第二相时,扩展方向发生较大改变产生。 展开更多

关键词 ZL101铝合金 拉伸断口 准解理 第二相 断口截面

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喷丸对DZ4合金旋转弯曲疲劳断裂特征的影响 被引量：3

10

作者 姜涛 刘建平 +2 位作者 于洋 高玉魁 张兵 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期120-125,共6页

对喷丸前后DZ4高温合金旋转弯曲高周疲劳断口的断裂特征进行了观察。结果表明,室温和高温(820℃)时,未喷丸的DZ4合金高周疲劳裂纹均萌生于试样表面以及与表面相连的铸造缺陷或碳化物处。Kt=1时,疲劳断口为点源,源区存在滑移平面和滑移台... 对喷丸前后DZ4高温合金旋转弯曲高周疲劳断口的断裂特征进行了观察。结果表明,室温和高温(820℃)时,未喷丸的DZ4合金高周疲劳裂纹均萌生于试样表面以及与表面相连的铸造缺陷或碳化物处。Kt=1时,疲劳断口为点源,源区存在滑移平面和滑移台阶;随着应力集中水平的升高(Kt=2,Kt=3),疲劳断口向多源和线源发展,源区滑移面变小甚至消失;随着温度的升高,断口源区滑移特征明显。喷丸后,疲劳裂纹源内移,裂纹萌生于试样次表面的晶体内部或铸造缺陷处。带缺口试样裂纹源减少,起源区域缩小,出现明显的主、次疲劳源。实验证明,喷丸可降低DZ4合金表面和缺口敏感性,对裂纹萌生有抑制作用,可提高材料的疲劳性能,随着温度升高,喷丸的强化作用逐渐减弱,但在820℃仍有强化作用。 展开更多

关键词 DZ4高温合金 喷丸 旋转弯曲 高周疲劳 断裂特征

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热处理制度对K465合金组织和性能的影响 被引量：3

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作者 顾玉丽 郑健峰 +2 位作者 曹江 陶春虎 刘昌奎 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期82-86,共5页

研究了两种热处理工艺对K465铸造高温合金组织和力学性能的影响,并与原叶片合金进行了对比分析。采用普通工艺和热等静压工艺制造K465合金,利用光学显微镜和扫描电镜观察合金的显微组织形貌,测试了拉伸性能和持久性能。结果表明,与原叶... 研究了两种热处理工艺对K465铸造高温合金组织和力学性能的影响,并与原叶片合金进行了对比分析。采用普通工艺和热等静压工艺制造K465合金,利用光学显微镜和扫描电镜观察合金的显微组织形貌,测试了拉伸性能和持久性能。结果表明,与原叶片相比,K465铸造高温合金叶片的组织特点是,晶粒度较小、枝晶组织偏大、γ'相尺寸较大。热等静压工艺可消除K465合金中的铸造疏松,普通工艺叶片的疏松分布较密集。与普通工艺相比,热等静压工艺使合金中γ'相尺寸明显减小,枝晶组织致密化,拉伸性能和持久性能有所提高。K465合金中少量的疏松、致密的枝晶组织、规则的枝晶排列、较小的γ'相尺寸可能是决定叶片良好振动疲劳性能的关键因素。 展开更多

关键词 K465高温合金 疏松 组织 力学性能

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FGH97粉末高温合金的断裂特征 被引量：1

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作者 刘德林 李影 +2 位作者 姜涛 陶春虎 何玉怀 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2013年第11期49-54,共6页

对FGH97粉末高温合金低周疲劳、高周疲劳和持久断裂特征进行了研究。结果表明:低周疲劳断裂在小应变条件下的裂纹源为单裂纹源,疲劳裂纹稳定扩展第一阶段为类解理小平面特征;在大应变条件下,裂纹源转变为多源,疲劳扩展第一阶段即可见疲... 对FGH97粉末高温合金低周疲劳、高周疲劳和持久断裂特征进行了研究。结果表明:低周疲劳断裂在小应变条件下的裂纹源为单裂纹源,疲劳裂纹稳定扩展第一阶段为类解理小平面特征;在大应变条件下,裂纹源转变为多源,疲劳扩展第一阶段即可见疲劳条带特征;高周疲劳裂纹稳定扩展第一阶段有较大区域的类解理断裂小平面,疲劳扩展第二阶段为疲劳条带特征;持久试验温度为500℃时,断口为穿晶特征,表现为类解理形貌;在500℃以上时,其断裂机制为晶内发生单取向和双取向滑移,随蠕变进行位错在晶界处塞积,进而引起应力集中,致使裂纹在晶界处萌生并扩展。 展开更多

关键词 FGH97粉末高温合金 断裂特征 疲劳 持久断裂 断裂机制

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单晶高温合金DD6不同状态下的元素分布与力学行为

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作者 蒋睿哲 顾玉丽 何玉怀 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期93-97,共5页

选择3mm/min和8mm/min两种抽拉速率通过螺旋选晶法制备[001]方向的DD6单晶高温合金,测试合金枝晶间与枝晶干的元素分布,研究了两种工艺合金的持久性能和断裂特征;利用EPMA电子探针测试了3mm/min抽拉速率DD6合金经0.1%、0.2%、0.5%蠕变... 选择3mm/min和8mm/min两种抽拉速率通过螺旋选晶法制备[001]方向的DD6单晶高温合金,测试合金枝晶间与枝晶干的元素分布,研究了两种工艺合金的持久性能和断裂特征;利用EPMA电子探针测试了3mm/min抽拉速率DD6合金经0.1%、0.2%、0.5%蠕变应变后枝晶间与枝晶干的元素分布,并通过纳米压痕仪测试了枝晶间与枝晶干的弹性模量和硬度。结果表明,抽拉速率较小时DD6合金枝晶组织更粗大,元素偏析程度较大,抽拉速率对合金持久寿命的影响不大;随着蠕变应变的增加,合金枝晶间与枝晶干弹性模量和硬度的差值逐渐增大,这与合金元素的再分布紧密相关,特别是与难熔元素Ta、Hf、Mo和Nb随着蠕变应变的变化而发生再分布有关。 展开更多

关键词 镍基单晶高温合金 元素分布 抽拉速率 蠕变 持久 螺旋选晶法

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压气机整流叶片开裂的原因 被引量：1

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作者 刘丽玉 李佳佳 +2 位作者 姜涛 贺进 陶春虎 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期78-81,共4页

某型发动机在厂内试车20h后,其压气机整流叶片在叶身中部出现纵向裂纹。对开裂叶片进行外观检查、显微组织和断口形貌观察、硬度测试,研究了在发动机工作转速下叶片的振动情况,分析了裂纹成因。结果表明:整流叶片的开裂性质为高周疲劳开... 某型发动机在厂内试车20h后,其压气机整流叶片在叶身中部出现纵向裂纹。对开裂叶片进行外观检查、显微组织和断口形貌观察、硬度测试,研究了在发动机工作转速下叶片的振动情况,分析了裂纹成因。结果表明:整流叶片的开裂性质为高周疲劳开裂,裂纹是由于在发动机工作转速范围内存在由后排转子激起的旋弯共振而形成的;采取将叶片整体加厚的调频方案,将后排转子叶片激起旋弯共振的转速调至发动机最高转速以上,可以防止压气机整流叶片裂纹的产生。 展开更多

关键词 整流叶片 纵向裂纹 高周疲劳 旋弯共振

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