一、ZL109合金的变载荷蠕变行为研究（论文文献综述）
李文兴[1]（2021）在《P91钢的变载荷蠕变性能研究》文中进行了进一步梳理在超临界和超（超）临界机组中的主要部件中,P91钢被广泛应用在蒸汽管道、过热器和再热器中。由于长期处于高温高压的服役环境下,蠕变成为影响P91钢构件使用寿命的主要因素。为了研究P91在高温下的蠕变行为,本文分别从恒载荷和变载荷两个方面对蠕变行为进行了探究。在不同条件下对P91棒材进行了蠕变实验,分析了恒载荷下蠕变过程中蠕变速率与载荷和寿命之间的关系以及变载荷下载荷变化对蠕变速率和寿命的影响。最后,从位错机理的角度对P91恒载荷和变载荷蠕变行为进行了分析。研究内容和结论如下:（1）在580℃、620℃条件下,对P91进行了恒载蠕变试验。通过数据分析,得出在相同温度下,载荷越大,蠕变寿命越短,稳态蠕变速率越大。在双对数坐标下,稳态蠕变速率和载荷之间具有良好的线性关系;稳态蠕变速率与寿命之间满足M-G关系。（2）对580℃、620℃下的P91变载荷蠕变行为分析得知,进入稳态蠕变后载荷变化,蠕变曲线会出现明显的拐点。载荷变化后,材料会发生瞬时变形。瞬时变形包括弹性变形和滞弹性变形。加载荷蠕变实验中,蠕变寿命累积分数会小于1;降载荷蠕变实验中,蠕变寿命累积分数会大于1。本文中变载荷蠕变实验中,载荷变化后,蠕变会重新进入稳态阶段,达到对应载荷下的稳态蠕变。（3）蠕变过程中位错的分析表明,恒载荷下,在蠕变初始阶段,晶内位错密度增加到极大值然后减小,最终达到稳态值;晶界位错密度和总位错密度是逐渐增加然后达到稳定值。载荷增加后,蠕变经历一个新的硬化阶段,然后达到稳态蠕变阶段;载荷降低后,位错增殖减弱,材料会发生回复现象。前期蠕变过程的不可动位错会影响载荷变化后的蠕变速率和寿命。
周蓝[2]（2021）在《铝合金活塞蠕变-疲劳耦合特性研究及其寿命预测》文中进行了进一步梳理铸铝合金因其优异的高导热性、可加工性、低热膨胀系数、低密度、耐磨性与高耐腐蚀性在汽车工业中广泛应用,常用于具有复杂几何形状的汽油机活塞铸造。近年来为了追求高输出能力及低燃料消耗的总体目标,发动机缸内燃气压力和温度大幅提高,长时间处于这种高温、高压工作环境下,活塞用铸铝合金材料不仅会产生疲劳损伤,还会产生蠕变损伤,两种损伤之间复杂的非线性耦合作用会造成活塞蠕变-疲劳破坏现象。本文从试验测试、理论分析和数值模拟三个方面研究了活塞用铸铝合金材料的蠕变-疲劳非线性耦合特性。主要目的是根据铸铝合金材料蠕变-疲劳行为,针对活塞台架可靠性试验特征载荷建立蠕变-疲劳寿命预测模型,并将建立的新模型应用到活塞蠕变-疲劳寿命计算中。本文主要研究内容和结论如下:（1）铸铝合金材料蠕变-疲劳力学行为研究对铸铝合金材料进行了高温拉伸力学试验研究,试验结果表明温度对材料的力学特性影响较大,高温下材料的极限抗拉强度明显降低。此外,通过对铸铝合金材料进行高温蠕变试验研究了材料的高温蠕变变形行为,并通过对ABAQUS商用有限元软件进行二次开发,将蠕变本构模型引入到活塞结构的强度计算中。并对铸铝合金材料进行了蠕变-疲劳试验,以获得材料在变工况循环载荷作用下的寿命循环次数。（2）蠕变-疲劳寿命预测模型研究基于连续损伤力学理论,并充分考虑活塞台架可靠性试验特征载荷,构建了用于铸铝合金材料计算的新的蠕变-疲劳寿命预测分析模型。并通过建立的新模型对试验数据进行数值拟合确定了模型参数。然后,使用该模型预测了特定载荷条件下铸铝合金的寿命,新的模型预测结果都在材料蠕变-疲劳寿命的2倍误差范围内,表明本文建立的新模型对蠕变-疲劳寿命具有良好的预测能力。（3）活塞结构在台架可靠性试验特征载荷作用下的蠕变-疲劳寿命预测研究针对汽油机活塞结构的台架可靠性试验特征载荷,提出了预测活塞蠕变-疲劳寿命的分析流程和方法,并预测了活塞结构在怠速工况和标定工况循环载荷作用下的蠕变-疲劳寿命。结果表明,在活塞台架可靠性试验特征载荷作用下,活塞的蠕变-疲劳寿命的最低点位于活塞销座和加强肋连接处。其中蠕变损伤占总损伤的53.9%,蠕变-疲劳寿命为4290个循环。本文研究基于铸铝合金材料的蠕变-疲劳特性,建立了新的蠕变-疲劳寿命预测模型,并将该模型成功应用到实际工程案例中,计算的得到了汽油机活塞结构的蠕变-疲劳寿命。本文建立的一系列从材料基本性能分析到结构实际工程应用的蠕变-疲劳分析流程和方法,能够为活塞设计以及结构蠕变-疲劳寿命预测提供参考。
宋世平[3]（2020）在《活塞硅铝合金抗疲劳加工研究》文中提出与传统的钢铁等材料相比,硅铝合金具有质量轻、强度高、耐磨性好等优点,且原料成本较低,被广泛应用于发动机活塞的制造中。活塞工作时受到高温、高压气体的冲击,持续受到交变载荷的作用,对于力学性能和疲劳性能要求较高。目前,主要通过优化原料配比和结构设计来提高活塞的疲劳寿命,而加工表面完整性对于活塞疲劳寿命的影响机理和规律研究较少。本文通过实验与有限元仿真相结合,探究切削参数对活塞硅铝合金ZL109切削表面完整性和低周疲劳寿命的影响规律,进而对切削参数进行优选,提高其加工表面完整性从而实现抗疲劳加工。采用单因素切削实验并结合有限元数值仿真技术对硅铝合金ZL109的切削加工机理进行了详细研究。在ABAQUS软件中建立了车削加工和残余应力的仿真模型,成功模拟出了硅铝合金ZL109车削过程中的切削力和切削温度以及车削后的表面残余应力。通过车削实验对仿真结果进行验证,结果表明仿真中的切削力略小于实际车削实验中的切削力,而有限元模型仿真出的切削温度要高于实际的切削温度,车削表层残余应力的仿真结果与实验结果较为接近。仿真中获得的切削力和切削温度以及残余应力随切削参数的变化趋势也与实验结果相一致,从而证实了所建立的仿真模型的可靠性。针对最终的精加工设计了三因素四水平正交车削实验,研究了不同切削参数对硅铝合金ZL109车削表面粗糙度、残余应力和加工硬化的影响规律。分别对实验所得数据进行极差分析和方差分析,结果显示进给量f是影响硅铝合金ZL109表面粗糙度的主要因素,表面粗糙度Ra随进给量f的增加呈现出较为明显的上升趋势。硅铝合金ZL109车削加工时容易在表面形成残余拉应力,切削速度v和进给量f对表面残余应力均具有显着性影响,切削速度v和进给量f增加时表面形成的残余拉应力迅速升高。对表面显微硬度的测试表明ZL109的车削表面会产生一定程度的加工硬化,进给量f是影响加工硬化程度的主要因素,但总体上表面硬化程度受切削参数变化的影响较小,硬化程度始终处于40%～50%附近。通过常温低周疲劳试验获得了硅铝合金ZL109的疲劳寿命曲线为N=-85992*Δε+103484,ZL109的疲劳寿命与应变幅呈负相关。ZL109的常温低周疲劳断口形貌以疲劳辉纹为主,而在高温时断口表面则出现了大量的韧窝。通过改变切削参数得到了具有不同表面完整性的试样,在相同条件下进行了低周疲劳试验。同时根据实际尺寸在ABAQUS中建立了 ZL109铝合金疲劳试样的有限元模型,施加静载荷后将应力分析结果导入到FE-safe软件中进行疲劳寿命计算。结果显示当采用较小的切削速度v和进给量f（此时试样的表面粗糙度和残余拉应力处于较低水平）加工硅铝合金ZL109时其低周疲劳寿命较高,并且疲劳寿命的计算结果与实验结果较为接近,为预测活塞的疲劳寿命并提高研发效率提供了一种可行的思路。最后,采用响应曲面法对硅铝合金ZL109的切削参数进行优选,结果显示当切削速度v=40m/min且进给量f=0.05mm/r时得到的疲劳寿命最高。
王国华[4]（2020）在《新型铝合金活塞材料疲劳特性及应用研究》文中研究说明我国最严国六B排放标准将于2023年全面实施,为达到能耗排放等指标要求,众多先进燃烧技术被应用于发动机中,以实现充分燃烧的目的,与此同时,这些措施也使缸内爆压、缸内温度等负载条件愈发苛刻,与其直接接触的活塞等部件更易出现疲劳、磨损等失效形式。必须采取相应的改进措施,如优化材料理化性能及结构强度等。相关研究表明,发动机高负荷化是造成活塞疲劳损伤破坏的最直接原因,而活塞的疲劳损伤在活塞失效中占有较高的比例,严重影响发动机工作的可靠性,成为发动机进一步发展的薄弱环节。为了满足发动机性能的要求,一些新型铝合金材料被相继的开发和使用,如新型的铝合金材料174与174+。虽然这两种新材料活塞能够满足发动机要求,但是其一些基本物理性能及疲劳性能均需要测量,本文以这两种新型铝合金活塞为研究对象,系统的检测了两者的化学成分与金相结构,制备试样并实施了系统的材料高温疲劳试验和零件高周疲劳试验,本论文主要进行了以下三个主要方面的研究:（1）铝合金活塞材料基础物理特性研究,对试样基础物理特性、基础热物理性能及常规力学性能进行了系统的测试,获得了材料在常温情况下的密度、硬度、测量了其不同温度下的导热系数、抗拉强度、弹性模量、热膨胀系数。（2）铝合金活塞材料热疲劳特性研究,研究174与174+这两种铝合金材料在不同温度下的高温应力疲劳性能,并且根据实验结果绘制了循环应力曲线。进行销孔疲劳试验,观察了销孔裂纹的表面形貌以及金相组织,分析了蠕变变形与疲劳之间的关系。（3）铝合金活塞疲劳寿命的有限元模拟计算研究,以174铝合金活塞为研究对象,建立活塞实体模型,利用测量的真实试验数据与经验数据代入有限元模型中进行进行了有限元模拟计算,与台架试验结果进行对比,以此优化了计算结果,为提高活塞的可靠性提供设计支撑。
戴诗涵[5]（2019）在《原位自生TiB2/Al-12Si复合材料的高温蠕变行为研究》文中提出颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高弹性模量和良好的高温性能,制备工艺简单,成本较低,在航空航天、国防科技及汽车工业等领域有广阔的应用前景。在实际工程应用中,复合材料常长时间服役于高温工作环境,材料的蠕变性能直接影响到复合材料零部件的尺寸稳定性和寿命,因而研究复合材料高温恒载荷蠕变行为具有重要意义。采用原位自生法制备铝基复合材料,其中增强体颗粒的尺寸减小至纳米级别,能对铝基体起到明显的室温和高温强化作用。结合通常在较高温度（523623 K）下使用的Al-12Si合金基体所制备的TiB2/Al-12Si复合材料表现出优良的室温和高温力学性能。本文采用Al-12Si为基体,TiB2颗粒作为增强颗粒,通过混合熔盐法原位制备了TiB2/Al-12Si复合材料。通过电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）、X射线衍射（XRD）分析其化学成分和物相组成。通过光镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）进行微观组织结构及断口形貌观察。使用高温蠕变试验机进行523623 K下的恒温恒载荷拉伸蠕变试验,系统地研究了复合材料的高温蠕变行为,分析增强体颗粒含量及热处理状态对复合材料蠕变行为的影响机制,探究材料的蠕变特性规律。增强体颗粒含量对复合材料蠕变行为影响机制的试验研究表明,增强颗粒的加入降低了高温下Al-12Si基体合金的蠕变速率,表明高温下Al-12Si基体合金的蠕变性能得到增强。但颗粒含量的提高对复合材料蠕变性能的提高作用不明显。通过对复合材料的蠕变应力指数和蠕变激活能的分析,发现原位自生TiB2/Al-12Si复合材料的蠕变变形机制随着温度的升高从以位错滑移控制为主转变为位错攀移机制。结合断口形貌观察,TiB2颗粒在蠕变过程中通过承担外加载荷减小了基体受到的平均应力,对位错起到阻碍和钉扎作用。然而,严重的TiB2颗粒团聚反而会加快蠕变断裂过程,对复合材料的蠕变行为产生不利影响。热处理状态对复合材料蠕变行为影响机制的试验研究表明,T5和T7态下的复合材料具有相似的蠕变行为,包括相似的蠕变曲线特征及应力指数。相比T7态,T5态TiB2/Al-12Si复合材料具有更好的蠕变性能,表现为更长的蠕变寿命和更小的蠕变速率。结合材料中微观组织结构的演变,通过负载转移模型对不同热处理状态下复合材料的蠕变行为提供了合理的解释。总体而言,此两种热处理状态下的复合材料高温蠕变变形机制均为受点阵扩散控制的位错攀移机制。
黄惠兰[6]（2018）在《Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金微观组织和高温力学性能的影响》文中认为Al-Si-Mg铸造合金具有铸造流动性好、气密性好、比强度高、耐腐蚀性高、抗疲劳性好等优点。以Al-Si-Mg为基础的铸造合金是当前汽车全铝发动机的主要应用材料之一,当工作温度达到200℃及以上合金中的β″主强化相将逐渐失去稳定,从而失去强化作用,导致合金材料的服役寿命缩短。Al-7Si-0.3Mg铸造合金中添加微量过渡元素Hf可以形成一种高温稳定的Si-Hf沉淀强化相,该析出相的形成将大幅度提高合金的高温抗蠕变性能,系统开展这类高温稳定相的研究为设计和开发新一代汽车发动机用耐高温铝合金材料提供理论指导和技术支持。本论文以Al-7Si-0.3Mg铸造合金为基础合金,设计了一组添加Zr和Hf元素的Al-7Si-0.3Mg-Zr/Hf/Zr+Hf铸造合金,主要采用聚焦离子束/电子束双束系统（FIB/SEM）、透射电子显微镜（TEM）、高分辨透射电子显微镜（HRTEM）结合能谱分析（EDS）等材料表征和分析技术、硬度测试、DSC热分析、高温拉伸测试、高温疲劳测试和高温蠕变测试,结合第一性原理计算及近似重位点阵（NCS）理论等理论分析,系统的研究了（1）Zr和Hf元素的添加对Al-7Si-0.3Mg铸造合金中初生相的影响;（2）Zr和Hf元素的添加对Al-7Si-0.3Mg铸造合金中析出相的影响,重点为析出相的成分、结构和形成机理;（3）Zr和Hf元素的添加对Al-7Si-0.3Mg铸造合金高温力学性能的影响,重点为纳米带状析出相与位错的关系、疲劳/蠕变变形机制。得到如下主要结论:（1）添加Zr和Hf元素的Al-7Si-0.3Mg铸造合金在凝固过程中形成高温稳定的AlSiZr、AlSiHf和AlSiZrHf初生相和高温不稳定的L12结构Al3（Zr,Hf）初生相。Al3（Zr,Hf）初生相在凝固过程中存在两种不同的三维形貌,且该初生相的三维形貌从十面体演变成六面体。（2）固溶态Al-7Si-0.3Mg-0.16Zr、Al-0.7Si-0.3Mg-0.47Hf和Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金中矩形状析出相分别为L12结构Al3Zr相、正交结构的Si2Hf和Si2（Zr,Hf）析出相。纳米带状析出相为Si2X（X=Zr,Hf）析出相,其中Si2Zr析出相与基体的取向关系为:[011]Al∥[-101]p和（1-11）A∥（010）p,（0-11）Al∥（101）p。Si2Hf和Si2（Zr,Hf）析出相与基体的取向关系为,[011]Al//[-101]p和（100）Al//（010）p,（0-11）Al//（101）p。在这两种取向关系中纳米带状析出相在Al基体中析出惯习面分别为（1-11）Al和（100）Al晶面。（3）矩形状L12结构Al3Zr相长度方向沿着铝基体的（011）Al面法向生长,宽度方向沿着（100）Al面法向生长。通过构建的界面和第一性原理计算,Al（100）/Al3Zr（100）界面的界面能明显低于Al（011）/Al3Zr（011）界面的界面能,L12结构Al3Zr相仍呈现矩形状形貌。纳米带状析出相的惯习面都与析出相自身的（010）p面平行,铝基体与析出相在（010）p晶面上匹配时能量最低,析出相更倾向于沿着能量最低的惯习面（010）p晶面生长,呈现纳米带状形貌。（4）Al-0.7Si-0.3Mg-0.16Zr和Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金具有更高的时效析出动力学。Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金在高温拉伸测试中具有更好的断裂延伸率。四种合金在高温低周疲劳中都表现为循环软化现象。高温下位错攀移越过纳米带状析出相和合金的过时效导致合金循环软化。Al-0.7Si-0.3Mg-0.14Zr-0.44Hf铸造合金在高温低周疲劳性能测试中表现出最好的抗疲劳性能。（5）Al-0.7Si-0.3Mg-0.16Zr铸造合金在300℃高温蠕变性能测试中表现出最好的抗蠕变性能,稳态蠕变速率最小,为3.17*10-7s-1。
张琦[7]（2018）在《P91钢高温蠕变行为模拟》文中研究说明作为超（超）临界机组主要部件的首选材料,P91马氏体耐热钢长期处于高温、高压条件下,致使蠕变成为影响其服役寿命的主要原因。为了系统研究P91钢的蠕变行为,本文从本构方程构建和有限元模拟两方面分别对其在不同条件下的蠕变持久实验结果进行损伤分析与寿命评估。首先,在不同条件下对P91钢进行单轴蠕变持久实验的基础上,结合蠕变损伤模型Kachanov-Rabotnov模型（K-R模型）、双曲正弦模型（Sinh模型）及Liu and Murakami模型（Liu-M模型）分别对其进行本构方程构建,并与实验数据比较后选取最优模型。随后,利用ABAQUS软件中UMAT接口实现对最优模型的有限元二次开发,以便分别模拟P91钢在恒应力与变应力条件下的高温蠕变行为。最后,通过进行相应蠕变实验来验证有限元模拟结果的有效性。具体研究内容和结论如下:1)在580℃和620℃条件下分别对P91钢进行单轴拉伸实验,得到了相关力学性能参数。在此基础上,分别进行了恒应力与变应力的蠕变持久实验,并获得了完整蠕变曲线。结果表明,等温度条件下,应力越大蠕变寿命越短,例如580℃时,外加应力从180MPa增加到200MPa,蠕变时间分别从631h缩短到139h;同时应力突然变化也会严重缩短其蠕变寿命。2)结合Sinh模型、Liu-M模型和K-R模型,分别对上述P91钢蠕变曲线进行了拟合分析。结果显示:Sinh模型和Liu-M模型均能克服K-R模型的限制,与实际情况相符合;同时,与实验数据比较后表明Sinh模型拟合结果最好,Liu-M模型次之,K-R模型最差;3)通过对ABAQUS软件中UMAT用户接口的分析,成功构建了基于Sinh模型的P91钢本构方程,并进行了给定相应条件下的有限元模拟。结果表明:模拟结果与实测蠕变曲线高度重合。由此可知,利用开发的UMAT用户子程序可以方便、准确地对P91钢高温蠕变行为进行有限元模拟;4)利用上述开发的UMAT用户子程序分别预测了P91钢恒应力与变应力条件下的高温蠕变寿命。计算结果显示,恒应力结果与ECCC数据相一致,表明基于Sinh模型预测P91钢长时蠕变的有效性。变应力结果与实验结果相一致,为工程应用下的变应力情况提供理论依据。
隋育栋[8]（2016）在《Al-Si-Cu-Ni-Mg系铸造耐热铝合金组织及其高温性能研究》文中进行了进一步梳理铸造铝合金作为轻质金属结构材料,具有密度小,比强度、比刚度高,切削加工性好,铸造性能优良和易于回收等优点,符合当前社会对材料轻量化和绿色环保的要求。近年来,随着汽车工业对发动机功率密度的要求不断提高,现有铸造耐热铝合金的高温性能已不能满足工业发展的需要,因此,开发新型铸造耐热铝合金,使合金能够应用于工作温度在250℃以上的发动机缸体和活塞等汽车关键部件,已经成为亟待解决的重要课题。本文以Al-12Si-4Cu-2Ni-0.8Mg（M174）（wt.%）合金为基础,研究了合金元素和热处理工艺参数对显微组织和性能的影响规律,优化出了一种综合性能,尤其是高温性能优异的铸造耐热铝硅合金。采用微机数据采集系统、电感耦合等离子直读光谱仪（ICP）、光学显微镜（OM）、定量金相分析软件、X射线衍射仪（XRD）、差示扫描量热仪（DSC）、动态热机械分析仪（DMA）、热膨胀仪（DIL）、带能谱分析（EDX）的扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）等分析手段,通过硬度、室温和高温瞬时拉伸性能、热物理性能、压缩蠕变性能及干/油润滑条件下的摩擦磨损性能等试验,系统研究了M174、M174-xSr（x=0.006,0.02,0.03,0.04）、M174-（0,0.1）Ti-（0,0.02）Sr、M174-xGd（x=0.1,0.2,0.5,1.0,3.0）、M174-xY（x=0.1,0.2,1.0）、M174-xNd（x=0.2,0.4,1.0,3.0）、M174-xSm（x=1.0,3.0）和M174-xCe（x=1.0,3.0）（wt.%）等合金的铸态显微组织及其室温和高温拉伸性能,获得了优化合金——M174-0.2Gd（wt.%）合金;研究了T6热处理（固溶+人工时效）工艺对合金组织和力学性能的影响规律,优化出T6热处理工艺参数;探讨了合金在热暴露后室温拉伸性能的时变降低机制、高温蠕变机制以及干/油润滑条件下的摩擦磨损机理,为高性能铸造耐热铝合金的进一步开发和应用提供理论和实践依据。研究结果如下:1、铸造M174合金的铸态显微组织由α-Al基体和分布于基体上的初晶Si、共晶Si、δ-Al3CuNi、γ-Al7Cu4Ni、Q-Al5Cu2Mg8Si6、Al11（MnFeNiCu）4Si以及θ-Al2Cu相等多种金属间化合物组成。这些金属间化合物在合金凝固过程中的析出顺序依次为初晶Si,α-Al,共晶Si,δ-Al3CuNi,γ-Al7Cu4Ni,Q-Al5Cu2Mg8Si6和θ-Al2Cu。2、通过研究铸造M174-xSr（x=0,0.006,0.02,0.03,0.04）合金的铸态显微组织和室温拉伸性能可以发现:Sr可以减小铸态组织中共晶Si和Al11（MnFeNiCu）4Si相的尺寸,提高合金的室温伸长率。随着合金中Sr含量的增加,Al11（MnFeNiCu）4Si相的体积分数逐渐降低,α-Al的二次枝晶间距先减小后增大。当Sr含量为0.02 wt.%时,二次枝晶间距达到最低值13μm,合金的室温拉伸性能相对较好。3、通过研究铸造M174-（0,0.1）Ti-（0,0.02）Sr合金的铸态显微组织和室温及高温瞬时拉伸性能,可以发现:Sr与B发生反应形成SrB6相,该相可以作为形核核心提高细化剂的细化效果。Al-5Ti-1B中间合金的加入可以提高铸态合金的高温瞬时拉伸性能,而Al-10Sr中间合金的加入则会降低铸态合金的高温瞬时拉伸性能。4、通过研究M174-xGd（x=0,0.1,0.2）（wt.%）合金在单步和双步固溶处理和时效处理过程中的组织演变规律和力学性能变化,可以优化出合金的固溶处理工艺为500℃×2h+540℃×3h,在该工艺条件下,初晶Si相边缘钝化、共晶Si相熔断且球化、θ-Al2Cu和Q-Al5Cu2Mg8Si6等金属间化合物完全溶入基体中。优化后的时效处理工艺为175℃×5h。5、稀土元素Gd对铸态、T4态和T6态M174合金的显微组织有以下影响:1)在铸态合金组织中,随着Gd含量的增加（≤0.5 wt.%）,Al11（MnFeNiCu）4Si和δ-Al3CuNi相的尺寸逐渐减小,组织中出现富Gd相且其形貌逐渐由块状演化为细长条状。2)在T4态合金组织中,随着Gd含量的增加（≤0.2 wt.%）,骨骼状的δ-Al3CuNi相逐渐分为两部分:一部分为δ-Al3CuNi相,其形貌保持骨骼支架状;另一部分则是被碎化的金属间化合物,由尺寸约510μm的Al3CuNi相以及尺寸≤5μm的富Gd相组成。3)在T6态合金组织中,Gd抑制了时效过程中θ-Al2Cu相的析出。峰值时效态M174-0.2Gd合金显微组织中主要存在两种析出相:一种为出现在晶粒内部的球状Q-Al5Cu2Mg8Si6相,其直径≤200nm;另一种为存在于晶界处的Al3CuGd相,其晶格常数为a=b=4.157?,c=10.651?,尺寸≤200nm。6、对铸态、T4态和T6态M174-xGd（x=0,0.1,0.2）（wt.%）合金室温和高温瞬时拉伸性能的研究表明,随着Gd含量的增加,合金的室温和高温瞬时拉伸性能先增加后降低。当拉伸测试温度低于200℃时,同一热处理态的M174-0.1Gd合金拉伸性能较好;当拉伸测试温度高于300℃时,同一热处理态的M174-0.2Gd合金抗拉强度较优。7、研究了铸态和T6态M174-xGd（x=0,0.1,0.2）（wt.%）合金室温和高温物理性能的变化趋势,结果表明:在同样的热处理条件下,随着Gd含量的增加,合金的热膨胀系数逐渐降低而弹性模量逐渐增加。8、探讨了T6态M174-0.2Gd（wt.%）合金热暴露后室温拉伸性能的时变降低机制,结果表明:热暴露后合金室温拉伸性能随热暴露时间逐渐下降的原因在于θ-Al2Cu和Q-Al5Cu2Mg8Si6相的二次析出并长大。当热暴露温度为250℃时,随着热暴露时间由0h逐渐增加至200h,θ-Al2Cu相析出且尺寸逐渐增加至100250nm,局部区域的析出相长度甚至达到约500nm,相邻θ-Al2Cu相之间的距离也由20100nm增加至200nm以上,晶粒内部逐渐出现尺寸为12 nm,其长轴平行于<100>α-Al的点状Q-Al5Cu2Mg8Si6相。9、对T6态M174-0.2Gd（wt.%）合金高温压缩蠕变行为的研究表明,晶界处存在热稳定性较高的Al3CuGd稀土相可以有效固定晶界,提高合金的蠕变性能。在低应力（σ≤50MPa）低温（T≤250℃）的条件下,n=1.32.5,Q=32.074.6kJ/mol,蠕变受扩散蠕变或析出相阻碍的晶界滑动控制;在高应力（σ≥80MPa）高温区,n=3.75.6,Q=18.079.0kJ/mol,蠕变受晶界滑动和位错攀移控制。对于T6态M174-0.2Gd合金而言,服役温度T≤300℃,应力σ≤80MPa。10、对铸态和T6态M174-xGd（x=0,0.1,0.2）（wt.%）合金在室温和高温条件下干摩擦磨损行为的研究表明,随着Gd含量的增加,合金的体积磨损率和动态摩擦磨损系数逐渐降低,高温或者高载荷作用下的磨损机制逐渐由磨粒磨损和剥层磨损相结合的方式向剥层磨损转变。11、研究了T6态M174-xGd（x=0,0.1,0.2）（wt.%）合金在室温油润滑条件下的摩擦磨损行为,结果表明:对磨副表面形成的油膜层会显着提高合金的耐磨性,同一合金油在润滑条件下的体积磨损率比干摩擦磨损时的体积磨损率降低了一个数量级,而动态摩擦系数约为干摩擦磨损的1/5。油润滑条件下合金的磨损形貌主要以金属间化合物的破碎和脱落为主。
马荻[9]（2016）在《活塞用Al-Si-Cu铝合金的高温疲劳行为》文中进行了进一步梳理活塞铝合金材料具有良好的高温强度、抗高温蠕变性、低的线膨胀系数、尺寸稳定性、耐磨性、耐热性和耐腐蚀性等特点,广泛应用在发动机中。由于活塞长期在高温高压环境中工作,疲劳破坏现象时常发生。为了研究其疲劳破坏机制,本文选择三种活塞铝合金（热处理前后的单铸材料和热处理后的构件本体材料）为对象,进行室温、350℃和425℃的拉伸和疲劳实验,分别研究其微观组织、不同温度的拉伸、疲劳性能和断口特征,最后系统分析拉伸性能和疲劳性能之间的关系及其对应的断裂机制。实验结果表明:原始态构件本体材料各相均比单铸材料粗大;热处理单铸材料较热处理前各相组织有所细化。拉伸后,构件本体材料在350℃和425℃出现Mg2Si相;单铸材料出现MgSiCuNi-Aluminide相。对单铸材料和构件本体材料各相组织进行了定量分析,随着大块初生硅数量的减小,材料的抗拉强度有所提升。疲劳后,构件本体材料在大块状的初生硅上发生开裂,而单铸材料中没有发现该现象。对于拉伸性能,随着温度的升高,构件本体材料和单铸材料的抗拉强度降低,而延伸率增大;无论在室温下还是在高温下,单铸材料的抗拉强度和延伸率均高于构件本体材料;热处理后单铸材料室温的抗拉强度高于热处理前,但塑性却不如未热处理单铸材料。构件本体材料在屈服阶段,初生硅处出现开裂,随着裂纹的继续扩展和小裂纹的汇合,裂纹到达一定尺寸便发生断裂;单铸中有大量的空洞缺陷,在屈服阶段,裂纹在铸造缺陷处萌生,随后继续扩展,遇到孔洞后扩展加速,到达一定尺寸发生瞬间断裂。对于疲劳性能,随着温度的升高,构件本体材料的疲劳强度降低,抗拉强度的降低比疲劳强度的降低更明显;室温下单铸材料疲劳强度比构件本体材料高;热处理工艺并没有使疲劳强度得到提高,简单提高抗拉强度不能提高疲劳强度。构件本体材料和单铸材料裂纹源均在近表面的铸造缺陷处。构件本体材料疲劳裂纹总是从初晶硅和块状富铝相处开裂扩展;单铸材料不在这些位置开裂,而是倾向于大量的孔洞缺陷,裂纹萌生后继续扩展遇到孔洞后裂纹扩展加速,加之小裂纹的汇合,裂纹到达一定尺寸便发生断裂。抗拉强度与疲劳比呈线性关系,抗拉强度与疲劳强度呈二次关系。通过对活塞铝合金微观组织、拉伸、疲劳性能和机制的研究,为活塞材料的工艺研究性能改善提供参考,为提高材料力学性能以及构件的安全使用提供参考依据。
张青[10]（2015）在《TiB2/Al颗粒增强材料压蠕变-疲劳耦合模型及寿命预测研究》文中指出活塞在循环高温燃气和爆发压力的作用下受到明显的压蠕变和疲劳的耦合作用，导致活塞失效，对活塞关键部位进行较为准确的寿命预测具有重要意义。TiB2颗粒增强铝基复合材料具有高比强度、高弹性模量、优异的高温性能，在活塞上具有很好的应用前景。本文对TiB2颗粒增强铝基复合材料的压蠕变和循环压蠕变-弹塑性的宏观性能和微观机理进行研究，进而获得较为准确的本构模型；并基于能量法，对活塞喉口处蠕变-疲劳寿命进行预测计算。（1）本文对比了铸铝合金和TiB2颗粒增强铝基复合材料的基本力学性能以及其微观结构的差异。分析了TiB2颗粒增强铝基复合材料的增强机理为TiB2颗粒使原基体中的共晶硅形貌由长针状变成短杆状。（2）通过宏观拉、压蠕变实验，研究了铸铝合金拉压蠕变不对称性的变化规律。温度越高，应力越大，拉、压稳态蠕变阶段的区别越明显。采用SEM扫描电镜和TEM透视电镜进行了微观缺陷的观察和分析，发现温度高低和拉压应力大小的不同对微孔洞成核的影响，是造成蠕变稳态阶段应变率差异变化规律的主要原因。基于宏观现象和微观机理，建立了耦合拉、压蠕变区别因素的新的蠕变模型。随后，比较了TiB2颗粒铝基增强复合材料和原铸铝基体材料的压蠕变性能，TiB2颗粒增强铝基复合材料的压蠕变增强性能在中低温下增强，在高温下反而略微降低；并进一步验证了新的拉压蠕变模型对铸铝基类材料的适用性。（3）研究了TiB2颗粒增强铝基复合材料的循环压蠕变-弹塑性性能，分析了压蠕变与循环塑性的交互影响。在中低温下，塑性循环对材料的蠕变性能的影响并不明显；而在高温下，塑性循环使材料的蠕变抗性下降。耦合的压蠕变量对材料的循环弹塑性性能造成软化；循环塑性的负向屈服中心受压蠕变影响并不明显；而正向屈服中心向正方向移动。TEM透视电镜的微观观察发现蠕变的加入使循环弹塑性形成的位错回复重排。蠕变量越大，材料中的亚晶结构和位错墙越明显，这是造成反向屈服中心向正方向移动的原因；同时，位错重排后密度降低，造成材料明显软化。基于循环压蠕变-弹塑性宏观特性和微观观察分析，建立了新的力学模型。通过MATLAB的M.函数进行模型的验证计算，该模型反映出与实验结果类似的应力应变关系。（4）对活塞进行了有限元计算，确定头部喉口处为薄弱环节；采集喉口处的循环应力在的新的循环压蠕变-弹塑性模型中进行计算，获得稳定滞后环，弥补了有限元软件无法耦合蠕变-循环弹塑性计算的缺陷。基于能量法对喉口处进行了寿命预测。新的循环压蠕变-弹塑性模型计算的滞后环所预测的寿命与实验结果吻合较好。
二、ZL109合金的变载荷蠕变行为研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、ZL109合金的变载荷蠕变行为研究（论文提纲范文）
（1）P91钢的变载荷蠕变性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 高温蠕变机理 |
| 1.3.1 蠕变曲线 |
| 1.3.2 蠕变变形机制 |
| 1.3.3 蠕变断裂机理 |
| 1.3.4 蠕变寿命预测 |
| 1.4 研究内容 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 实验试样制备 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.2.3 实验方案 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 高温蠕变实验结果与分析 |
| 3.1 恒载荷蠕变实验结果与分析 |
| 3.1.1 蠕变速率与应力的关系 |
| 3.1.2 蠕变速率与寿命的关系 |
| 3.2 变载荷蠕变实验结果与分析 |
| 3.2.1 载荷增加对蠕变的影响 |
| 3.2.2 载荷降低对蠕变的影响 |
| 3.2.3 温度对蠕变的影响 |
| 3.2.4 变载荷蠕变寿命分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 P91蠕变过程中的机理分析 |
| 4.1 蠕变过程中的位错滑移和攀移 |
| 4.2 恒载荷蠕变位错分析 |
| 4.3 变载荷下蠕变机理分析 |
| 4.4 基于空洞形核的蠕变机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（2）铝合金活塞蠕变-疲劳耦合特性研究及其寿命预测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及进展 |
| 1.2.1 蠕变及蠕变损伤研究 |
| 1.2.2 疲劳及疲劳损伤研究 |
| 1.2.3 蠕变-疲劳耦合损伤特性研究 |
| 1.2.4 蠕变-疲劳的寿命预测方法研究 |
| 1.2.5 活塞结构的蠕变-疲劳寿命研究进展 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 铸铝合金材料蠕变-疲劳行为研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料试验及试验方法 |
| 2.2.1 高温拉伸力学试验 |
| 2.2.2 高温蠕变试验 |
| 2.2.3 蠕变-疲劳试验 |
| 2.3 高温拉伸力学特性分析 |
| 2.4 高温蠕变特性分析 |
| 2.4.1 高温蠕变变形行为 |
| 2.4.2 蠕变本构模型建立 |
| 2.5 蠕变-疲劳特性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 蠕变-疲劳寿命预测模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于连续损伤力学理论的蠕变-疲劳寿命预测模型建立 |
| 3.2.1 连续损伤力学基本概念 |
| 3.2.2 蠕变-疲劳载荷的特征描述 |
| 3.2.3 蠕变-疲劳寿命预测模型的推导 |
| 3.2.4 蠕变-疲劳寿命预测模型参数确定 |
| 3.2.5 铸铝合金材料的蠕变-疲劳寿命预测 |
| 3.3 蠕变-疲劳寿命预测模型讨论 |
| 3.3.1 蠕变-疲劳载荷的针对性分析 |
| 3.3.2 蠕变-疲劳损伤的非线性耦合 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 蠕变-疲劳寿命预测模型在汽油机活塞中的应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 活塞的蠕变-疲劳寿命分析流程 |
| 4.3 活塞的蠕变-疲劳寿命预测分析 |
| 4.3.1 铸铝合金材料的热物性 |
| 4.3.2 活塞结构的温度场与应力场分析 |
| 4.3.3 活塞结构的蠕变-疲劳寿命预测 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（3）活塞硅铝合金抗疲劳加工研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 金属切削仿真研究现状 |
| 1.2.2 加工表面完整性研究现状 |
| 1.2.3 抗疲劳加工研究现状 |
| 1.3 存在的主要问题 |
| 1.4 研究内容及研究意义 |
| 1.4.1 课题研究内容 |
| 1.4.2 课题研究意义 |
| 第2章 硅铝合金ZL109的力学和疲劳性能研究 |
| 2.1 ZL109的显微组织 |
| 2.1.1 金相试样制备 |
| 2.1.2 显微组织分析 |
| 2.2 ZL109的力学性能 |
| 2.2.1 光滑试件常温准静态拉伸实验 |
| 2.2.2 高温拉伸实验 |
| 2.3 ZL109的疲劳性能 |
| 2.3.1 常温低周疲劳实验 |
| 2.3.2 高温低周疲劳实验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 硅铝合金ZL109车削仿真及实验研究 |
| 3.1 车削仿真建模 |
| 3.1.1 车削仿真模型建立流程 |
| 3.1.2 车削过程仿真 |
| 3.2 切削力和切削温度仿真 |
| 3.2.1 单因素车削实验方案 |
| 3.2.2 切削力仿真结果及实验验证 |
| 3.2.3 切削温度仿真结果及实验验证 |
| 3.3 残余应力仿真 |
| 3.3.1 残余应力的仿真步骤 |
| 3.3.2 切削表面残余应力随加工参数的变化 |
| 3.3.3 残余应力沿深度方向的变化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 硅铝合金ZL109车削加工表面完整性研究 |
| 4.1 正交车削实验 |
| 4.2 切削参数对表面粗糙度的影响 |
| 4.2.1 粗糙度极差分析 |
| 4.2.2 粗糙度方差分析 |
| 4.3 切削参数对表面残余应力的影响 |
| 4.3.1 残余应力极差分析 |
| 4.3.2 残余应力方差分析 |
| 4.4 切削参数对表面硬度的影响 |
| 4.4.1 表面硬度极差分析 |
| 4.4.2 表面硬度方差分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于有限元的ZL109抗疲劳加工研究 |
| 5.1 切削参数及表面完整性对疲劳寿命的影响 |
| 5.2 基于有限元的疲劳寿命计算 |
| 5.2.1 单轴拉伸有限元仿真 |
| 5.2.2 疲劳试样有限元模型 |
| 5.2.3 疲劳寿命计算 |
| 5.3 切削参数优选 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 主要结论 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（4）新型铝合金活塞材料疲劳特性及应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的提出及研究意义 |
| 1.2 活塞材料疲劳特性的研究进展 |
| 1.2.1 活塞有限元计算的研究现状 |
| 1.2.2 活塞铝合金材料的研究现状 |
| 1.2.3 活塞疲劳失效的研究现状 |
| 1.2.4 铝合金材料机械疲劳特性的研究现状 |
| 1.3 材料的疲劳 |
| 1.3.1 疲劳的定义 |
| 1.3.2 材料疲劳的分类 |
| 1.3.3 铝合金活塞的疲劳失效形式 |
| 1.4 本文研究的内容 |
| 第2章 试验材料及基础物理特性测量 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 材料常温下的密度 |
| 2.3 材料常温下的硬度 |
| 2.4 材料不同温度下导热系数的测量 |
| 2.5 材料在不同温度下抗拉强度的测量 |
| 2.6 材料在不同温度下弹性模量的测量 |
| 2.7 材料不同温度下热膨胀系数的测量 |
| 2.8 材料的金相组织 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 材料的热疲劳特性研究 |
| 3.1 应力保持试验准备及方法 |
| 3.1.1 试件规格(GB/T3075-2008 标准) |
| 3.1.2 实验基本原理 |
| 3.1.3 实验方案 |
| 3.1.4 升降法测定材料条件疲劳极限 |
| 3.2 两种材料疲劳特性试验 |
| 3.3 两种材料活塞销孔疲劳试验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 活塞的有限元分析与对比研究 |
| 4.1 建立有限元分析模型 |
| 4.2 有限元分析结果对比 |
| 4.2.1 活塞有限元计算的温度分布 |
| 4.2.2 活塞有限元计算的热应力分布 |
| 4.2.3 活塞有限元计算的热机耦合应力分布 |
| 4.2.4 活塞销孔的接触压力分布 |
| 4.2.5 活塞裙部的压力分布 |
| 4.2.6 活塞疲劳系数 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 研究结论 |
| 5.2 论文创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 申请学位期间的研究成果及发表的论文 |
（5）原位自生TiB2/Al-12Si复合材料的高温蠕变行为研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 颗粒增强铝基复合材料 |
| 1.3 蠕变 |
| 1.3.1 蠕变的定义及特征 |
| 1.3.2 蠕变的变形机制 |
| 1.3.3 蠕变应力指数及蠕变激活能 |
| 1.4 金属基复合材料蠕变的研究进展 |
| 1.5 研究目的及研究内容 |
| 第二章 材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 热处理工艺 |
| 2.3 组织结构分析方法 |
| 2.3.1 X射线衍射分析(XRD) |
| 2.3.2 金相显微镜(OM) |
| 2.3.3 扫描电子显微镜(SEM) |
| 2.4 力学性能试验方法 |
| 2.4.1 高温拉伸蠕变性能 |
| 第三章 原位自生TiB2颗粒含量对蠕变性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 微观结构 |
| 3.2.1 物相鉴定 |
| 3.2.2 显微组织结构 |
| 3.3 高温拉伸蠕变性能 |
| 3.3.1 523~623 K颗粒增强铝基复合材料的高温蠕变行为 |
| 3.3.2 623 K下材料的高温蠕变曲线特征 |
| 3.4 高温蠕变机理 |
| 3.4.1 名义应力指数与名义蠕变激活能 |
| 3.4.2 真实蠕变应力指数与真实蠕变激活能 |
| 3.5 TiB_2颗粒及硅相对蠕变行为的影响 |
| 3.6 合金及复合材料的蠕变断裂寿命分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 热处理状态对蠕变性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微观结构 |
| 4.2.1 物相鉴定 |
| 4.2.2 显微组织结构 |
| 4.3 不同热处理状态下复合材料的高温蠕变行为及机理 |
| 4.3.1 623K下 TiB_2/Al-12Si复合材料的蠕变行为 |
| 4.3.2 TiB_2/Al-12Si复合材料的蠕变机理 |
| 4.4 热处理状态对材料蠕变行为的影响 |
| 4.5 复合材料的蠕变断裂寿命分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 创新点 |
| 参考文献 |
| 附录1 :符号说明 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表论文情况 |
（6）Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金微观组织和高温力学性能的影响（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.2 汽车发动机用铝合金应用现状 |
| 1.2.1 汽车轻量化的意义 |
| 1.2.2 汽车用全铝发动机的应用现状 |
| 1.2.3 汽车发动机用铸造铝合金应用现状 |
| 1.3 Al-Si-Mg系铸造合金性能特点及其应用现状 |
| 1.3.1 Al-Si-Mg铸造合金的性能特点 |
| 1.3.2 Al-Si-Mg铸造合金的微合金化 |
| 1.3.3 Al-Si-Mg铸造合金的不足 |
| 1.4 Al-Si-Mg-Zr/Hf铸造合金的强化机制 |
| 1.4.1 Al-Si-Mg-Zr/Hf铸造合金的析出强化 |
| 1.4.2 Al-Si-Mg-Zr/Hf铸造合金的蠕变强化机制 |
| 1.5 金属的高温低周疲劳行为 |
| 1.5.1 低周疲劳的循环硬化和循环软化 |
| 1.5.2 低周疲劳的循环滞后回线 |
| 1.5.3 金属疲劳破坏机理 |
| 1.6 金属的高温蠕变行为 |
| 1.6.1 蠕变曲线及蠕变断裂 |
| 1.6.2 高温蠕变变形机制 |
| 1.6.3 高温蠕变断裂机制 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 2 实验材料及研究方法 |
| 2.1 合金制备 |
| 2.1.1 合金设计与成分分析 |
| 2.1.2 模具设计 |
| 2.1.3 热处理方案 |
| 2.2 性能测试 |
| 2.2.1 硬度测试 |
| 2.2.2 高温力学性能测试 |
| 2.2.3 差示扫描量热法(DSC) |
| 2.3 微观组织分析 |
| 2.3.1 金相分析 |
| 2.3.2 扫描电镜分析及能谱分析 |
| 2.3.3 透射电镜分析 |
| 2.4 模拟计算方法 |
| 2.4.1 第一性原理计算 |
| 2.4.2 近重位点(NCS)理论 |
| 3 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金铸造组织的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金铸造缺陷的影响 |
| 3.3 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金晶粒大小的影响 |
| 3.4 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金二次枝晶间距的影响 |
| 3.5 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金中初生相的影响 |
| 3.5.1 金相分析 |
| 3.5.2 合金凝固过程中形成的初生相 |
| 3.6 L1_2结构的Al_3(Zr,Hf)初生相的演变机制 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 热处理工艺对Al-Si-Mg-Zr/Hf铸造合金微观组织的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 固溶处理对Al-Si-Mg-Zr/Hf铸造合金中初生相的影响 |
| 4.2.1 固溶处理后合金的组织 |
| 4.2.2 合金中初生相的变化 |
| 4.3 固溶处理对Al-Si-Mg-Zr/Hf铸造合金中析出相的影响 |
| 4.3.1 Al-Si-Mg-Zr合金560℃+20小时固溶处理 |
| 4.3.2 Al-Si-Mg-Hf合金560℃+20小时固溶处理 |
| 4.3.3 Al-Si-Mg-Zr-Hf合金560℃+20小时固溶处理 |
| 4.4 人工时效对Al-Si-Mg-Zr/Hf铸造合金微观组织的影响 |
| 4.5 析出相的生长机制 |
| 4.5.1 Al-Si-Mg-Zr/Hf合金中共格和非共格矩形状析出相 |
| 4.5.2 Al-Si-Mg-Zr/Hf合金中非共格的纳米带状析出相 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金人工时效和高温力学性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金人工时效的影响 |
| 5.2.1 合金人工时效硬度曲线 |
| 5.2.2 Zr和Hf元素的添加对合金析出动力学的影响 |
| 5.3 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金高温拉伸性能的影响 |
| 5.3.1 工程应力-应变曲线 |
| 5.3.2 高温拉伸断口形貌与特征 |
| 5.3.3 高温拉伸变形机制 |
| 5.4 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金高温低周疲劳性能的影响 |
| 5.4.1 高温低周疲劳循环应力响应行为 |
| 5.4.2 循环滞后回线 |
| 5.4.3 高温低周疲劳断口形貌与特征 |
| 5.4.4 高温低周疲劳变形机制 |
| 5.5 Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金高温蠕变性能的影响 |
| 5.5.1 蠕变S-N曲线 |
| 5.5.2 稳态蠕变速率曲线 |
| 5.5.3 高温蠕变后合金的微观组织和断口形貌 |
| 5.5.4 高温蠕变变形机制 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究工作的特色及创新点 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.作者在攻读博士学位期间发表的论文目录 |
（7）P91钢高温蠕变行为模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 超(超)临界机组用钢 |
| 1.3 蠕变基本理论 |
| 1.3.1 蠕变现象 |
| 1.3.2 蠕变变形机制 |
| 1.4 损伤力学基础 |
| 1.4.1 损伤力学发展 |
| 1.4.2 损伤研究方法 |
| 1.4.3 蠕变损伤演化方程 |
| 1.5 蠕变寿命预测方法 |
| 1.5.1 国内外研究现状 |
| 1.5.2 蠕变连续性方程 |
| 1.6 ABAQUS有限元计算 |
| 1.7 研究内容与目的 |
| 1.7.1 研究方法 |
| 1.7.2 研究内容 |
| 1.7.3 技术路线 |
| 第二章 试验内容与结果 |
| 2.1 试验材料及设备 |
| 2.1.1 试验材料 |
| 2.1.2 试验试样制备 |
| 2.1.3 试验设备 |
| 2.2 高温单轴拉伸试验 |
| 2.3 高温蠕变持久试验 |
| 2.3.1 高温蠕变试验 |
| 2.3.2 高温变应力蠕变试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 蠕变损伤本构模型 |
| 3.1 Kachanov-Rabotnov模型 |
| 3.2 双曲正弦损伤模型 |
| 3.3 LiuandMurakami模型 |
| 3.4 模型结果与比较 |
| 3.4.1 蠕变寿命 |
| 3.4.2 蠕变损伤 |
| 3.4.3 蠕变率曲线 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 ABAQUS有限元模拟 |
| 4.1 UMAT用户子程序的开发 |
| 4.1.1 UMAT接口形式 |
| 4.1.2 UMAT接口调用流程 |
| 4.1.3 材料本构方程的泛化 |
| 4.1.4 用户子程序的编写 |
| 4.1.5 有限元模型与网格 |
| 4.2 恒应力高温蠕变行为模拟 |
| 4.2.1 模拟结果与试验结果的比较 |
| 4.2.2 长时寿命外推结果 |
| 4.3 变应力高温蠕变行为模拟 |
| 4.3.1 变应力蠕变模拟结果 |
| 4.3.2 模拟变应力蠕变曲线与试验曲线比较 |
| 4.3.3 线性损伤累积 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 论文结论 |
| 5.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
（8）Al-Si-Cu-Ni-Mg系铸造耐热铝合金组织及其高温性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 铸造耐热铝合金的研究现状 |
| 1.2.1 Al-Si系铸造耐热合金 |
| 1.2.2 Al-Cu系铸造耐热合金 |
| 1.2.3 其他体系铸造耐热铝合金 |
| 1.3 铸造铝硅系合金组织调控 |
| 1.3.1 Si相变质 |
| 1.3.2 晶粒细化 |
| 1.3.3 微合金化 |
| 1.3.4 热处理 |
| 1.4 铸造铝硅系合金的性能研究 |
| 1.4.1 高温力学性能 |
| 1.4.2 高温蠕变行为 |
| 1.4.3 热稳定性 |
| 1.4.4 摩擦磨损性能 |
| 1.5 本课题研究目的、意义及内容 |
| 1.5.1 研究意义 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 参考文献 |
| 第二章 材料制备与实验方法 |
| 2.1 研究方案 |
| 2.2 合金制备 |
| 2.2.1 合金成分 |
| 2.2.2 原材料 |
| 2.2.3 熔炼工艺及凝固曲线 |
| 2.3 合金的热处理 |
| 2.4 合金的显微组织分析 |
| 2.4.1 金相观察(OM) |
| 2.4.2 X射线衍射(XRD) |
| 2.4.3 定量金相 |
| 2.4.4 示差扫描量热法(DSC) |
| 2.4.5 扫描电镜(SEM) |
| 2.4.6 透射电镜(TEM) |
| 2.5 合金的性能测试 |
| 2.5.1 室温力学性能 |
| 2.5.2 高温瞬时拉伸性能 |
| 2.5.3 热物理性能 |
| 2.5.4 摩擦磨损性能 |
| 2.5.5 压缩蠕变性能 |
| 2.6 热暴露实验 |
| 参考文献 |
| 第三章 Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金铸态组织及其性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 M174 合金铸态显微组织 |
| 3.2.1 铸造合金凝固过程分析 |
| 3.2.2 合金的铸态显微组织 |
| 3.3 合金元素对M174 合金铸态组织和性能的影响 |
| 3.3.1 Sr对铸造M174 合金铸态组织和室温力学性能的影响 |
| 3.3.2 Sr、Ti和 B的协同作用对合金铸态组织和性能的影响 |
| 3.3.3 Gd对铸造M174 合金铸态组织和性能的影响 |
| 3.3.5 Nd对铸造M174 合金铸态组织和性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 铸造Al-Si-Cu-Ni-Mg(-Gd)合金热处理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 铸造M174 合金固溶工艺优化 |
| 4.2.1 铸造M174 合金固溶过程中的组织演变 |
| 4.2.2 铸造M174 合金固溶处理后的性能变化 |
| 4.3 铸造M174-Gd合金固溶工艺优化 |
| 4.3.1 铸造M174-Gd合金固溶过程中组织演变 |
| 4.3.2 Gd对 T4 态合金相演变的影响 |
| 4.3.3 铸造M174-Gd合金固溶处理后的性能变化 |
| 4.3.4 铸造M174-Gd合金的固溶强化 |
| 4.4 T4态M174(-Gd)合金的时效硬化曲线 |
| 4.4.1 T4态M174 合金的时效硬化曲线 |
| 4.4.2 铸造T4态M174-0.1Gd合金的时效硬化曲线 |
| 4.4.3 铸造T4态M174-0.2Gd合金的时效硬化曲线 |
| 4.5 T6态M174(-Gd)合金的组织及力学性能 |
| 4.5.1 T6态M174(-Gd)合金峰值时效析出相 |
| 4.5.2 T6态M174(-Gd)合金室温及高温拉伸性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 铸造Al-Si-Cu-Ni-Mg(-Gd)合金高温稳定性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 M174-0.2Gd合金热暴露后的微观组织 |
| 5.2.1 热暴露不同时间后M174-0.2Gd合金的金相组织变化 |
| 5.2.2 热暴露不同时间后M174-0.2Gd合金时效析出相的变化 |
| 5.2.3 Gd对 Al_2Cu相析出的抑制作用 |
| 5.3 M174(-Gd)合金热暴露后的室温拉伸性能 |
| 5.3.1 热暴露后合金的室温拉伸性能变化 |
| 5.3.2 热暴露后合金室温拉伸性能变化的经验公式 |
| 5.3.3 热暴露后合金的组织演化与屈服强度之间的关系 |
| 5.4 M174(-Gd)合金高温尺寸稳定性 |
| 5.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第六章 T6态Al-Si-Cu-Ni-Mg(-Gd)合金高温压缩蠕变 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 T6态Al-Si-Cu-Ni-Mg(-Gd)合金的压缩蠕变性能 |
| 6.2.1 温度对压缩蠕变行为的影响 |
| 6.2.2 应力对压缩蠕变行为的影响 |
| 6.3 T6态Al-Si-Cu-Ni-Mg(-Gd)合金的蠕变组织 |
| 6.4 分析与讨论 |
| 6.4.1 蠕变激活能和应力指数 |
| 6.4.2 T6态Al-Si-Cu-Ni-Mg(-Gd)合金时效析出相的蠕变强化机制 |
| 6.5 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第七章 铸造Al-Si-Cu-Ni-Mg(-Gd)合金摩擦磨损行为 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 T6态M174(-Gd)合金干摩擦磨损行为 |
| 7.2.1 T6 热处理前后M174 合金的磨损性能 |
| 7.2.2 载荷和温度对T6态M174(-Gd)合金磨损率的影响 |
| 7.2.3 载荷和温度对T6态M174(-Gd)合金摩擦系数的影响 |
| 7.2.4 载荷和温度对T6态M174 合金磨损行为的影响 |
| 7.2.5 Gd对 T6态M174 合金磨损行为的影响 |
| 7.3 油润滑条件下T6态M174(-Gd)合金的摩擦磨损行为 |
| 7.3.1 T6态M174(-Gd)合金的磨损率变化 |
| 7.3.2 T6态M174(-Gd)合金摩擦系数的变化 |
| 7.3.3 油润滑条件下合金的磨损机理 |
| 7.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第八章 结论 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 创新点 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间的研究成果及荣誉奖励 |
| 学术论文 |
| 申请专利 |
| 荣誉奖励 |
| 附1 铸造Al-12Si-4Cu-2Ni-0.8Mg合金铸造性能 |
| 附1.1 铸造Al-12Si-4Cu-2Ni-0.8Mg合金流动性 |
| 附1.2 铸造Al-12Si-4Cu-2Ni-0.8Mg合金热裂性 |
| 附2 冷却速度对Al-12Si-4Cu-2Ni-0.8Mg合金组织影响 |
| 附表1 铸造耐热铝合金室温及高温拉伸性能对比 |
（9）活塞用Al-Si-Cu铝合金的高温疲劳行为（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 铝及铝合金 |
| 1.1.1 铝及铝合金的概述 |
| 1.1.2 铸造铝合金 |
| 1.1.3 合金元素对铸造铝合金的影响 |
| 1.2 活塞及活塞材料 |
| 1.2.1 活塞的基本结构与工作环境 |
| 1.2.2 活塞材料 |
| 1.3 材料的疲劳 |
| 1.3.1 材料疲劳的过程及机理 |
| 1.3.2 疲劳破坏的影响因素 |
| 1.3.3 高温疲劳 |
| 1.4 活塞铝合金的力学性能 |
| 1.4.1 活塞铝合金的拉伸性能 |
| 1.4.2 活塞铝合金的疲劳 |
| 1.4.3 活塞铝合金的研究现状 |
| 1.5 本课题的提出意义及研究内容 |
| 1.5.1 本课题的提出意义 |
| 1.5.2 本课题研究内容 |
| 第2章 材料、设备及方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 研究内容及方法 |
| 2.3.1 试样尺寸及加工 |
| 2.3.2 拉伸实验 |
| 2.3.3 疲劳实验 |
| 2.3.4 金相组织观察 |
| 2.3.5 SEM分析 |
| 第3章 活塞材料不同温度拉伸行为与断裂机制研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验结果 |
| 3.2.1 不同类型活塞材料的微观组织 |
| 3.2.2 不同类型活塞材料标准试样高温拉伸性能与断口分析 |
| 3.2.3 不同处理方式活塞材料标准试样高温拉伸性能与断口分析 |
| 3.2.4 不同类型活塞材料高温拉伸组织演化规律 |
| 3.3 分析与讨论 |
| 3.3.1 活塞材料组织定量分析 |
| 3.3.2 活塞材料类型对拉伸性能与断裂机制的影响 |
| 3.3.3 温度对活塞材料拉伸性能与断裂机制的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 活塞材料不同温度疲劳行为与断裂机制研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验结果 |
| 4.2.1 构件本体活塞材料标准试样高温疲劳性能与断口分析 |
| 4.2.2 不同处理方式活塞材料标准试样室温疲劳性能与断口分析 |
| 4.2.3 不同类型活塞材料高温疲劳组织演化规律 |
| 4.3 分析与讨论 |
| 4.3.1 活塞材料类型对疲劳性能与断裂机制的影响 |
| 4.3.2 温度对活塞材料疲劳性能与断裂机制的影响 |
| 4.3.3 不同处理方式活塞材料疲劳性能研究 |
| 4.3.4 疲劳性能与拉伸性能之间的关系 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（10）TiB2/Al颗粒增强材料压蠕变-疲劳耦合模型及寿命预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 高温蠕变 |
| 1.2.2 压蠕变的特性研究 |
| 1.2.3 TiB_2颗粒增强铝基复合材料 |
| 1.2.4 蠕变-疲劳寿命预测 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第2章 铸铝合金和 TiB_2/Al 增强材料微观结构和实验准备 |
| 2.1 铸铝合金和 TiB_2/Al-Si 复合材料的成分 |
| 2.2 铸铝合金和 TiB_2/Al 增强材料微观结构分析 |
| 2.3 铸铝合金和 TiB_2/Al 颗粒增强材料单拉性能 |
| 2.4 压蠕变和蠕变-疲劳试验 |
| 2.4.1 试验装置说明 |
| 2.4.2 拉、压蠕变和蠕变-疲劳试验点设计 |
| 2.4.3 试件的制作 |
| 2.4.4 压蠕变工装的制作 |
| 2.5 本章总结 |
| 第3章 拉压蠕变不对称性的机理研究及模型建立 |
| 3.1 宏观实验结果 |
| 3.2 拉、压蠕变的微观观察 |
| 3.2.1 拉、压蠕变后材料的微观缺陷 |
| 3.2.2 拉、压蠕变后材料的位错形态 |
| 3.3 引起拉压蠕变区别的原因及其机理分析 |
| 3.3.1 拉压蠕变不对称性的微观机理 |
| 3.3.2 应力对拉压蠕变不对称特性变化的影响 |
| 3.3.3 温度对拉压蠕变不对称特性变化的影响 |
| 3.4 拉压稳态蠕变模型 |
| 3.4.1 模型建立 |
| 3.4.2 参数计算及模型验证 |
| 3.5 TiB_2/Al 复合材料的压蠕变特性及新模型应用 |
| 3.5.1 TiB_2颗粒增强复合材料的压蠕变性能 |
| 3.5.2 拉压蠕变模型的应用 |
| 3.6 本章总结 |
| 第4章 耦合压蠕变-循环弹塑性的研究及模型建立 |
| 4.1 TIB_2/Al 复合材料蠕变-循环弹塑性实验结果 |
| 4.1.1 循环弹塑性实验结果 |
| 4.1.2 压蠕变-循环弹塑性实验结果 |
| 4.1.3 高温弹塑性循环和耦合蠕变-弹塑性循环对比分析 |
| 4.2 微观结构及机理分析 |
| 4.3 循环压蠕变-弹塑性模型建立 |
| 4.3.1 经典本构模型的一般表达式 |
| 4.3.2 TiB_2/Al 复合材料循环压蠕变-弹塑性模型 |
| 4.3.3 蠕变损伤修正模型 |
| 4.4 参数讨论以及模型验证 |
| 4.5 本章总结 |
| 第5章 活塞压蠕变疲劳寿命预测 |
| 5.1 基于能量准则的疲劳寿命预测方法 |
| 5.2 活塞热机循环载荷下的受力分析和寿命预测 |
| 5.2.1 活塞热机耦合应力应变结果和危险点判定 |
| 5.2.2 活塞喉口处热机循环载荷下的应力应变关系 |
| 5.3 本章总结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
四、ZL109合金的变载荷蠕变行为研究（论文参考文献）
- [1]P91钢的变载荷蠕变性能研究[D]. 李文兴. 华北电力大学(北京), 2021(01)
- [2]铝合金活塞蠕变-疲劳耦合特性研究及其寿命预测[D]. 周蓝. 重庆理工大学, 2021(02)
- [3]活塞硅铝合金抗疲劳加工研究[D]. 宋世平. 山东大学, 2020(12)
- [4]新型铝合金活塞材料疲劳特性及应用研究[D]. 王国华. 天津职业技术师范大学, 2020(08)
- [5]原位自生TiB2/Al-12Si复合材料的高温蠕变行为研究[D]. 戴诗涵. 上海交通大学, 2019(06)
- [6]Zr和Hf元素对Al-Si-Mg铸造合金微观组织和高温力学性能的影响[D]. 黄惠兰. 重庆大学, 2018(04)
- [7]P91钢高温蠕变行为模拟[D]. 张琦. 西北大学, 2018(01)
- [8]Al-Si-Cu-Ni-Mg系铸造耐热铝合金组织及其高温性能研究[D]. 隋育栋. 上海交通大学, 2016(03)
- [9]活塞用Al-Si-Cu铝合金的高温疲劳行为[D]. 马荻. 沈阳工业大学, 2016(06)
- [10]TiB2/Al颗粒增强材料压蠕变-疲劳耦合模型及寿命预测研究[D]. 张青. 北京理工大学, 2015(07)