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铝合金焊接接头在过载下疲劳裂纹扩展行为和机制研究
1
作者
徐连勇
赵雷
+2 位作者
黄金超
孙全伟
梁文洲
《机械强度》
北大核心
2025年第9期62-71,共10页
高速列车转向架不同部位常采用不同强度铝合金材料进行设计,且采用焊接方式连接不同部件。当高速列车行驶在复杂路况时,转向架将承受拉伸过载作用,该拉伸过载会与焊接接头强度差异产生耦合叠加作用。因此,对转向架焊接结构件进行拉伸过...
高速列车转向架不同部位常采用不同强度铝合金材料进行设计,且采用焊接方式连接不同部件。当高速列车行驶在复杂路况时,转向架将承受拉伸过载作用,该拉伸过载会与焊接接头强度差异产生耦合叠加作用。因此,对转向架焊接结构件进行拉伸过载试验,研究拉伸过载作用下不同强度铝合金焊接接头的疲劳裂纹扩展行为和内在机制。采用柔度法测量拉伸过载作用下的裂纹扩展速率;用数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术分析了拉伸过载施加前后裂纹尖端塑性区的尺寸变化规律;采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)观测了不同铝合金拉伸过载作用区域的断口形貌特征,用裂纹尖端塑性区尺寸变化和对应断口形貌特征解释了拉伸过载作用下的裂纹扩展行为和内在机制。结果表明,单次拉伸过载能降低疲劳裂纹扩展速率,延长疲劳寿命。分析结果表明,拉伸过载过程增大裂纹尖端塑性区,并钝化裂纹尖端,从而使疲劳裂纹扩展速率降低。材料强度越低,相同拉伸过载作用下,裂纹尖端变形越严重,迟滞效应越明显。焊接接头在拉伸过载作用下与母材试验结果保持一致,迟滞效应的强弱只取决于材料本身强度。
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关键词
拉伸过载
机械强度
疲劳裂纹扩展速率
裂纹尖端
焊接接头
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职称材料
纳米空洞加速富镍层状正极相转变的原位研究
2
作者
李爽
李宇航
郑士建
《电子显微学报》
北大核心
2025年第5期552-558,共7页
富镍层状正极由于高放电比容量和高能量密度受到广泛关注,然而镍含量增加会加剧阳离子混排、晶格失氧、结构退化等问题,导致材料较差的热稳定性和快速的容量衰退。富镍正极材料在高温烧结过程中不可避免的会产生空位、层错甚至三维缺陷...
富镍层状正极由于高放电比容量和高能量密度受到广泛关注,然而镍含量增加会加剧阳离子混排、晶格失氧、结构退化等问题,导致材料较差的热稳定性和快速的容量衰退。富镍正极材料在高温烧结过程中不可避免的会产生空位、层错甚至三维缺陷,而对于由初始缺陷导致的富镍正极衰退机理仍缺乏深入的研究。本文通过先进的原位透射电子显微技术,从原子尺度揭示了LiNi_(0.76)Mn_(0.14)Co_(0.1)O_(2)正极材料中存在的纳米空洞缺陷在加热条件下加速材料结构退化的现象。该空洞缺陷处在初始态表现为典型的层状相结构,但其中过渡金属元素比例降低,在加热过程中缺陷区域出现显著失氧,最先出现层状相向岩盐相的相变过程。空洞区域形成的岩盐相沿{003}面择优生长。本研究结果有助于深入理解合成过程形成的初始缺陷对富镍层状正极材料热稳定性和容量衰退的影响,对通过合成条件调控缺陷进而改善正极材料的性能具有指导意义。
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关键词
锂离子电池
富镍层状正极
透射电子显微镜
原位加热
相转变
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职称材料
316钢焊接接头高温低周疲劳失效特性和疲劳强度衰减系数
3
作者
徐连勇
李新雨
+4 位作者
赵雷
宋恺
宋燚明
韩永典
郝康达
《焊接学报》
2025年第11期10-19,共10页
针对316钢高温焊接部件疲劳性能下降问题,从材料级和结构级两方面对高温疲劳性能以及疲劳衰减系数进行系统研究.在450℃下,对316钢焊接接头的母材、焊缝金属以及焊接接头试样进行了低周疲劳试验.结果表明,在0.5%~1.0%总应变范围下,焊接...
针对316钢高温焊接部件疲劳性能下降问题,从材料级和结构级两方面对高温疲劳性能以及疲劳衰减系数进行系统研究.在450℃下,对316钢焊接接头的母材、焊缝金属以及焊接接头试样进行了低周疲劳试验.结果表明,在0.5%~1.0%总应变范围下,焊接接头的循环应力响应最高,其次是焊缝,母材最低;依据母材与焊接接头之间疲劳寿命的差异,计算特定循环次数母材和焊接接头总应变范围之比,给出了450℃316钢焊接接头的疲劳强度衰减系数建议值;基于混合随动硬化模型和改进的损伤模型,准确预测了316钢焊接接头的疲劳行为;提出了一种分析焊接结构疲劳强度衰减系数的理论框架,揭示了几何特征因素对焊接结构疲劳衰减系数的影响.
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关键词
316钢
低周疲劳
疲劳强度衰减系数
损伤模型
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职称材料
题名
铝合金焊接接头在过载下疲劳裂纹扩展行为和机制研究
1
作者
徐连勇
赵雷
黄金超
孙全伟
梁文洲
机构
天津大学
材料
科学与工程学院
高性能轧辊材料与复合成形全国重点实验室
天津市现代连接技术
重点
实验室
南通中集能源装备有限公司
中海油研究总院有限责任公司
出处
《机械强度》
北大核心
2025年第9期62-71,共10页
基金
国家自然科学基金项目(52025052)。
文摘
高速列车转向架不同部位常采用不同强度铝合金材料进行设计,且采用焊接方式连接不同部件。当高速列车行驶在复杂路况时,转向架将承受拉伸过载作用,该拉伸过载会与焊接接头强度差异产生耦合叠加作用。因此,对转向架焊接结构件进行拉伸过载试验,研究拉伸过载作用下不同强度铝合金焊接接头的疲劳裂纹扩展行为和内在机制。采用柔度法测量拉伸过载作用下的裂纹扩展速率;用数字图像相关(Digital Image Correlation, DIC)技术分析了拉伸过载施加前后裂纹尖端塑性区的尺寸变化规律;采用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM)观测了不同铝合金拉伸过载作用区域的断口形貌特征,用裂纹尖端塑性区尺寸变化和对应断口形貌特征解释了拉伸过载作用下的裂纹扩展行为和内在机制。结果表明,单次拉伸过载能降低疲劳裂纹扩展速率,延长疲劳寿命。分析结果表明,拉伸过载过程增大裂纹尖端塑性区,并钝化裂纹尖端,从而使疲劳裂纹扩展速率降低。材料强度越低,相同拉伸过载作用下,裂纹尖端变形越严重,迟滞效应越明显。焊接接头在拉伸过载作用下与母材试验结果保持一致,迟滞效应的强弱只取决于材料本身强度。
关键词
拉伸过载
机械强度
疲劳裂纹扩展速率
裂纹尖端
焊接接头
Keywords
Tensile overload
Mechanical strength
Fatigue crack growth rate
Crack tip
Welded joint
分类号
O346.1 [理学—固体力学]
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职称材料
题名
纳米空洞加速富镍层状正极相转变的原位研究
2
作者
李爽
李宇航
郑士建
机构
河北工业大学
高性能轧辊材料与复合成形全国重点实验室
出处
《电子显微学报》
北大核心
2025年第5期552-558,共7页
基金
国家自然科学基金资助项目(Nos.12204143,52471129)
河北省自然科学基金资助项目(No.E2023202217)。
文摘
富镍层状正极由于高放电比容量和高能量密度受到广泛关注,然而镍含量增加会加剧阳离子混排、晶格失氧、结构退化等问题,导致材料较差的热稳定性和快速的容量衰退。富镍正极材料在高温烧结过程中不可避免的会产生空位、层错甚至三维缺陷,而对于由初始缺陷导致的富镍正极衰退机理仍缺乏深入的研究。本文通过先进的原位透射电子显微技术,从原子尺度揭示了LiNi_(0.76)Mn_(0.14)Co_(0.1)O_(2)正极材料中存在的纳米空洞缺陷在加热条件下加速材料结构退化的现象。该空洞缺陷处在初始态表现为典型的层状相结构,但其中过渡金属元素比例降低,在加热过程中缺陷区域出现显著失氧,最先出现层状相向岩盐相的相变过程。空洞区域形成的岩盐相沿{003}面择优生长。本研究结果有助于深入理解合成过程形成的初始缺陷对富镍层状正极材料热稳定性和容量衰退的影响,对通过合成条件调控缺陷进而改善正极材料的性能具有指导意义。
关键词
锂离子电池
富镍层状正极
透射电子显微镜
原位加热
相转变
Keywords
lithium⁃ion battery
Ni⁃rich layered cathode
transmission electron microscopy
in⁃situ heating
phase transformation
分类号
TG11 [金属学及工艺—物理冶金]
TM911 [电气工程—电力电子与电力传动]
TG115.215.3 [金属学及工艺—物理冶金]
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职称材料
题名
316钢焊接接头高温低周疲劳失效特性和疲劳强度衰减系数
3
作者
徐连勇
李新雨
赵雷
宋恺
宋燚明
韩永典
郝康达
机构
天津大学
出处
《焊接学报》
2025年第11期10-19,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(52025052)。
文摘
针对316钢高温焊接部件疲劳性能下降问题,从材料级和结构级两方面对高温疲劳性能以及疲劳衰减系数进行系统研究.在450℃下,对316钢焊接接头的母材、焊缝金属以及焊接接头试样进行了低周疲劳试验.结果表明,在0.5%~1.0%总应变范围下,焊接接头的循环应力响应最高,其次是焊缝,母材最低;依据母材与焊接接头之间疲劳寿命的差异,计算特定循环次数母材和焊接接头总应变范围之比,给出了450℃316钢焊接接头的疲劳强度衰减系数建议值;基于混合随动硬化模型和改进的损伤模型,准确预测了316钢焊接接头的疲劳行为;提出了一种分析焊接结构疲劳强度衰减系数的理论框架,揭示了几何特征因素对焊接结构疲劳衰减系数的影响.
关键词
316钢
低周疲劳
疲劳强度衰减系数
损伤模型
Keywords
316 stainless steel
low-cycle fatigue
fatigue strength attenuation coefficient
damage model
分类号
TG405 [金属学及工艺]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
铝合金焊接接头在过载下疲劳裂纹扩展行为和机制研究
徐连勇
赵雷
黄金超
孙全伟
梁文洲
《机械强度》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
纳米空洞加速富镍层状正极相转变的原位研究
李爽
李宇航
郑士建
《电子显微学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
3
316钢焊接接头高温低周疲劳失效特性和疲劳强度衰减系数
徐连勇
李新雨
赵雷
宋恺
宋燚明
韩永典
郝康达
《焊接学报》
2025
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职称材料
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