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TiAl基合金双态组织试样室温断裂的研究

采用预制缺口试样,测试了Ti-33%Al-3%Cr-0.5%Mo(质量分数)合金双态组织材料的室温KIC值.使用扫描电子显微镜,研究了薄板状试样内裂纹扩展动态  (本文共4页) 阅读全文>>

兰州理工大学
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γ-TiAl基合金的损伤及断裂行为研究

γ-TiAl金属间化合物作为侯选的航空材料,它具有相当低的密度、高的高温强度和蠕变抗力等独特性能,受到人们的广泛重视,但是其室温塑性、断裂韧性及抵抗裂纹扩展的能力都很低,同时γ-TiAl基合金在很小载荷下就产生很大程度的损伤,这极大地限制了其在工程上的使用。因此,这就需要结合细观断裂力学、断裂物理与损伤力学对γ-TiAl基合金的断裂机理、断裂过程、韧化机理、拉伸性能与断裂韧性之间相反关系的本质机理以及微裂纹损伤的作用进行深入的研究。本论文采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜以及拉伸试验机等仪器,对以上提到的这些内容进行了研究。论文对典型γ-TiAl基合金的断裂机理、断裂过程以及韧化机理进行了详细的研究,结果表明:裂纹优先产生于层间,层间是最薄弱的环节,沿层断裂的强度低于穿层断裂的强度,沿层裂纹在弹性范围内起裂并扩展。解理裂纹起裂与扩展的驱动力是拉伸应力,而不是剪切应力或者塑性应变。预裂纹或缺口试样的断裂过程是:几个沿层裂纹直接起裂...  (本文共179页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州理工大学
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TiAl基合金在压缩状态下的损伤断裂行为研究

本文主要进行了TiAl基合金在压缩状态下的变形、损伤以及断裂机理的研究,并结合实际应用进行了连接试验和有限元模拟计算工作。得出了TiAl基合金在压缩状态下的损伤描述参数、全层组织和双态组织的断裂机理以及加载速度对性能及断裂形态的影响。结果表明:(1)压缩状态下TiAl基合金的性能优于拉伸状态下的性能,压缩状态下预加载-卸载过程对TiAl基合金整体的压缩性能几乎没有影响,直至卸载应力超过最大的压缩应力之后,由于损伤的积累程度较大,形成主裂纹,使得有效承载面积下降,从而在再加载过程中断裂应力整体下降;(2)压缩状态下,当外加压缩应力达到800MPa时,试样表面产生四种裂纹:(a)平行于压缩轴方向的纵向沿层裂纹;(b)与压缩轴方向成较小角度的纵向沿层裂纹;(c)与压缩轴方向成较小角度的纵向穿层裂纹;(d)纵向的穿晶(γ晶粒)裂纹。随着加载应力的增加,试样表面裂纹密度明显增加,但裂纹长度仅限于晶粒尺寸的大小;(3)全层组织和双态组织在压...  (本文共107页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州理工大学
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加载速度对TiAl基合金的损伤及断裂行为的影响

TiAl基金属间化合物作为涡轮增压器和航空用首选材料之一,具有十分广阔的应用前景。而应变率对TiAl基合金的断裂机制有着重要的作用,结合实际应用场合,发动机涡轮叶片在发动机加速到停止的过程中,加载速度的变化对其性能的影响不容忽视,因此有必要对加载速度对TiAl基合金的损伤及断裂机理的影响进行详细深入的研究。本文通过室温拉伸实验和三点弯曲实验(3PB),研究了加载速度对具有全层和双态组织的TiAl基合金断裂和损伤机理的影响。研究结果表明:加载速度越低,双态组织的拉伸强度和全层组织的缺口断裂韧性就相应降低。对拉伸试验来说随着速度的降低拉伸强度降低,这取决于微裂纹诱发的损伤积累。对全层组织的3PB试验来说,随着加载速度的降低缺口断裂韧性降低,这是由于加载速度慢时,主裂纹有足够时间沿着强度较低的层间起裂并扩展。拉伸试验和缺口弯曲试验的断裂机理不同,在拉伸试验中,断裂发生在由更多任意方向的沿层微裂纹积累所引起的沿层裂纹的最薄弱面上;在缺口...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

兰州理工大学
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TiAl金属间化合物断裂机理的研究

TiAl基合金比强度高,是最具潜力的航空、航天用高温结构材料之一,但因其具有较低的抗损伤能力,较低的室温塑性、断裂韧性和高裂纹扩展速率,这些断裂特性阻碍了这种材料的应用,因而仍有必要研究其断裂机理。另外随着晶粒尺寸的增加TiAl基合金的室温塑性与断裂韧性呈现相反依赖关系,这种相反依赖关系的本质至今还不是很清楚,要解决这些问题,也必须搞清楚其断裂机理。本文通过光滑试件机械性能的测定,原位拉伸试件的表面观察、相应的断口观察及有限元计算;缺口弯曲宏观参数的测定、断口观察及其有限元计算;裂纹弯曲参数的测定、裂纹卸载试样剖面的观察及其有限元模拟与计算研究了TiAl基合金全层组织和双态组织的室温断裂机理。在这些实验与模拟计算的基础上,我们初步分析了TiAl基合金室温断裂机理,得到了以下几个方面的结论:这种材料的拉伸与压缩性能存在很大差异,拉伸性能远低于压缩性能,在拉伸时测得比较差的性能是由于材料在很小载荷拉伸时产生微裂纹,导致了材料的损伤;...  (本文共102页) 本文目录 | 阅读全文>>

北京科技大学
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高铌TiAl合金低周疲劳行为和组织演变的研究

高铌TiAl合金的密度低,具有优异的高温强度、抗氧化性和抗蠕变性能,是航空航天等领域最具有应用前景的轻质高温结构材料。经过多年研究的积累,目前对高铌TiAl合金的成分设计、组织调控、加工成形以及常规的力学性能方面已经基本掌握,但对于其高温疲劳变形的微观力学行为和变形机理方面的研究还相对缺乏,此外,对于提高高铌TiAl合金综合力学性能的方法的研究还不够广泛和全面,现阶段主要是通过调控成分和组织或者通过制备具有择优取向的多孪晶合成晶体(PST)的方法提高高铌TiAl合金的性能。基于上述研究背景,本文结合了扫描电镜、透射电镜和同步辐射高能X射线的测试方法,以全片层组织和双态组织的高铌TiAl合金为研究对象,研究了其高温低周疲劳变形行为、变形机理以及断裂方式。以双态组织的高铌TiAl合金为研究对象,通过预扭转变形引入梯度组织,成功提高了高铌TiAl合金高温力学性能。在此基础上,通过透射电镜和同步辐射技术的结合,揭示了预扭转变形对高铌Ti...  (本文共145页) 本文目录 | 阅读全文>>