金属材料裂纹愈合的研究进展与展望
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摘要
金属材料表面及内部的裂纹扩展是引起金属构件断裂失效的主要原因之一,裂纹研究一直是金属材料领域的一个重要方向。综述了近年来国内外对金属材料裂纹(表面裂纹、内部裂纹)愈合研究的进展,介绍了物质补给与能量补给的各类方法,物质补给方法主要包括钎焊法和表面筑膜法,能量补给方法主要包括加热法与施加脉冲电流法。总结了影响金属材料愈合的因素及愈合机制,并对未来金属材料的裂纹愈合研究作出了展望。
Surface and inner cracks propagation in metal material is one of the main reasons on metal component's fracture failure.Crack research has been an important direction in the realm of metal material all the time.The research progresses of metal material cracks(surface and inner)healing are summarized.Material supply and energy supply methods are introduced,respectively.Material supply method mainly includes brazing and surface film-generating.Energy supply method mainly includes heating and pulse current.The influence factors and mechanism of crack healing in metal materials are overviewed,and the prospects of future metal material crack-healing research are also proposed.
Surface and inner cracks propagation in metal material is one of the main reasons on metal component's fracture failure.Crack research has been an important direction in the realm of metal material all the time.The research progresses of metal material cracks(surface and inner)healing are summarized.Material supply and energy supply methods are introduced,respectively.Material supply method mainly includes brazing and surface film-generating.Energy supply method mainly includes heating and pulse current.The influence factors and mechanism of crack healing in metal materials are overviewed,and the prospects of future metal material crack-healing research are also proposed.
引文
1 刘瑞堂.机械零件失效分析[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003
2 韦东滨,韩静涛,谢建新,等.金属材料内部损伤愈合研究进展[J].材料导报,1999,13(6):10
3 张胜,侯金保,李晓红.大推力航空发动机热端部件损伤修复技术综述[C]//中国航空学会制造工程分会2008年度学术会议论文集.北京:中航工业北京航空制造工程研究所,2009
4 任远.修理涡轮导向叶片用的活化扩散愈合法[J].航空制造工程,1992(9):35
5 Ellison K A,Lowden P,Liburdi J.Powder metallurgy repair of turbine compounds[J].J Eng Gas Turbines Power,1994,116(1):237
6 Choi S R,Tikare V.The effect of annealing temperature on the microcrack self-healing of hot pressing Si3N4[J].Scripta Metall,1992,26:1263
7 Jewett T J,Dahms M.Protective coatings for reactively synthesizing TiAl sheet material[J].J Mater Sci Lett,1996,15(16):1432
8 Vaidya R U.Strength and modulus of a mocoated Ti-25Al-10 Nb-3V-1Mo intermetallic[J].J Mater Eng Perform,1997,6(1):46
9 岳文,王成彪,田斌,等.磨损自修复润滑油添加剂对铁基材料磨损及接触疲劳性能的影响[J].哈尔滨工业大学学报,2006,38(增刊):234
10 林伟,白新德,马文军,等.微波在陶瓷加工中的应用与进展[J].清华大学学报:自然科学版,2002,42(5):696
11 肖永亮,郭义,姚戈,等.Co基高温合金疲劳裂纹的修复[J].材料研究学报,1996,10(3):271
12 尚德广,柳会,徐明辉,等.激光表面处理下铜薄膜疲劳损伤愈合的研究[C]//第十五届全国疲劳与断裂学术会议论文集.北京,2011:19
13 叶和清,王忠柯,许德胜,等.碳钢件表面裂纹缺陷激光修复研究[J].中国激光,2001,28(11):1045
14 卢朋辉,刘建睿,薛蕾,等.激光成形修复K418高温合金的显微组织与开裂行为[J].稀有金属材料与工程,2012,41(2):315
15 Ritchie D,van der Stap A,Abdullah K.Fatigue cracking at anode support brackets in an offshore jacket structure[C]//American Society of Mechanical Engineers.Proceedings of the Internation Conference on Offshore Mechanics and Arctic Engineering.New York,1996:561
16 黄开金,周金鑫,谢长生,等.裂纹修复与激光技术[J].金属热处理,2002,27(3):1
17 黄永俊.激光-感应复合熔覆工艺及机理研究[D].武汉:华中科技大学,2009
18 黄永俊,曾晓雁,胡乾午,等.光感应复合熔覆中熔覆层有效能量分析[J].金属热处理,2008,33(5):44
19 初宏超,王翠香,于龙春,等.铝合金表面缺陷及损伤修补新技术[J].热加工工艺,2011,40(17):159
20 李晓延,武传松,李午申.中国焊接制造领域学科发展研究[J].机械工程学报,2012,48(6):19
21 张庆,孟令东,杨军伟,等.高能脉冲精密冷补技术用于修复零件表面局部缺损[J].中国表面工程,2011,24(1):79
22 王建中,齐锦刚.金属熔体电脉冲处理理论及应用[M].北京:科学出版社,2011
23 付宇明,白象忠,郑丽娟,等.金属模具电磁热裂纹止裂研究的新进展[J].燕山大学学报,2007,31(2):95
24 范华林,陈平.电磁热效应理论在薄板止裂技术上的应用[J].兵工学报,2005,26(6):791
25 付宇明,王俊丽,郑丽娟,等.含有裂纹的Al-Mg合金构件电磁热止裂[J].中国有色金属学报,2013,23(1):29
26 Legg K.Field repair of chrome and cadmium replacements[R].Roman Group Techn Report,2001:71
27 谢玉江,王茂才,王明生.高Al、Ti含量镍基高温合金激光、微弧火花表面熔焊处理研究进展及解决熔焊裂纹的途径[J].中国表面工程,2010,23(5):1
28 Ribalko A V,Sahin O.A modern representation of the behaviour of electrospark alloying of steel by hard alloy[J].Surf Coat Techn,2006,201(3):1724
29 Mamoru M.Crack healing an innovative approach for improving the reliability of ceramics[J].Mater Techn,1997,12(1):10
30 韩静涛,赵钢,曹起骧.20MnMo钢内裂纹修复现象的发现及其金属组织的变化[J].金属学报,1996,32(7):723
31 张海龙,孙军.工业纯铁内部疲劳微裂纹扩散愈合过程中的形态演变[J].金属学报,2002,38(3):239
32 杨君刚,张海龙,孙军.工业纯镁内部疲劳微裂纹的热扩散性愈合[J].金属学报,2005,41(8):819
33 张永军,韩静涛,任秀平,等.16Mn钢内裂纹愈合区域的微观分析[J].北京科技大学学报,2006,28(2):129
34 韦东滨,韩静涛,谢建新,等.金属材料内部裂纹高温愈合实验研究[J].北京科技大学学报,2000,22(3):245
35 赵中里,吴大鸣,韩静涛,等.钒对钢内裂纹热愈合性能的影响[J].金属热处理,2008,33(6):38
36 肖亚航.金属材料裂纹自愈合的热处理试验研究[D].西安:西安理工大学,2007
37 郭从盛,龙姝明,冯小明,等.W6Mo5Cr4V2钢内裂纹愈合过程中碳化物的生长现象[J].热加工工艺,2007,36(14):30
38 孟凡莹,聂绍珉.加热状态下的45钢内裂纹表面迁移[J].塑性工程学报,2010,17(3):136
39 班春燕.电磁场作用下铝合金凝固理论基础研究[D].沈阳:东北大学,2002
40 刘志义,邓小铁,王引真.脉中电流对2091铝锂合金动态再结晶动力学的影响[J].材料研究学报,2001,15(3):358
41 丁宏升,张永,姜三勇,等.脉冲电流影响合金熔体特征及其凝固组织的研究进展[J].稀有金属材料与工程,2009,38(1):180
42 周亦胄,周本濂,郭晓楠,等.脉冲电流对45钢损伤的恢复作用[J].材料研究学报,2000,14(1):29
43 周亦胄,罗申,贲昊玺,等.在脉冲电流作用下钢中裂纹的愈合[J].材料研究学报,2003,17(2):169
44 张永军,韩静涛,刘靖,等.45钢内部裂纹愈合过程孔洞闭合的数值模拟[J].热加工工艺,2008,37(10):80
45 袁朝龙,钟约先.高温塑性变形中孔隙性缺陷自修复机理[J].塑性工程学报,2006,13(1):53
46 李晓刚,董超芳,陈华,等.热处理愈合不锈钢氢蚀裂纹实验研究[J].金属学报,2001,37(10):1093
47 董超芳,李晓刚.热塑性变形条件下碳钢氢腐蚀裂纹的愈合[J].中国腐蚀与防护学报,2007,27(2):104
48 张永军,韩静涛,段丽红.金属构件修复的物理模拟研究[C]//2003中国钢铁年会论文.北京:北京科技大学,2003:676
49 赵晓明,林鑫,陈静,等.激光快速成形Rene88DT高温合金的热等静压处理[J].中国有色金属学报,2008,18(8):1446
50 陈贻瑞,王健.基础材料与新材料[M].天津:天津大学出版社,1999
51 赵迎祥,肖亚航.工程材料微裂纹自愈合技术及其机理[J].热加工工艺,2003(4):44
52 刘仁培,董祖珏,潘永明.铝合金焊接凝固裂纹高温动态开裂行为[J].焊接学报,2005,26(10):9
53 Xu G Q,Demkowicz M J.Healing of nanocracks by disclinations[J].Phys Rev Lett,2013,10(4):1
54 韩静涛,赵中里,张永军.大型锻件内裂纹的无塑性变形热修复技术研究[J].大型铸锻件,2006(4):1
55 张永军,韩静涛,刘靖,等.金属材料内部裂纹愈合形态演化过程的扩散热力学分析[J].塑性工程学报,2008,15(2):122
56周国辉,高克玮,万发荣,等.微裂纹愈合过程的分子动力学模拟[J].自然科学进展,2001,11(3):300
57 袁朝龙,钟约先,马庆贤,等.孔隙性缺陷拟生自修复机制研究[J].中国科学(E辑),2002,32(6):747
58 赵中里,韩静涛,刘靖,等.低碳钢内裂纹热愈合时的耗散结构[J].北京科技大学学报,2008,30(3):239
2 韦东滨,韩静涛,谢建新,等.金属材料内部损伤愈合研究进展[J].材料导报,1999,13(6):10
3 张胜,侯金保,李晓红.大推力航空发动机热端部件损伤修复技术综述[C]//中国航空学会制造工程分会2008年度学术会议论文集.北京:中航工业北京航空制造工程研究所,2009
4 任远.修理涡轮导向叶片用的活化扩散愈合法[J].航空制造工程,1992(9):35
5 Ellison K A,Lowden P,Liburdi J.Powder metallurgy repair of turbine compounds[J].J Eng Gas Turbines Power,1994,116(1):237
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16 黄开金,周金鑫,谢长生,等.裂纹修复与激光技术[J].金属热处理,2002,27(3):1
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19 初宏超,王翠香,于龙春,等.铝合金表面缺陷及损伤修补新技术[J].热加工工艺,2011,40(17):159
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54 韩静涛,赵中里,张永军.大型锻件内裂纹的无塑性变形热修复技术研究[J].大型铸锻件,2006(4):1
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