王凯
- 作品数：9 被引量：42H指数：5
- 供职机构：太原理工大学材料科学与工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金山西省自然科学基金年山西省研究生优秀创新项目更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术理学更多>>
- 循环载荷作用下镁合金温度演化及高周疲劳性能预测被引量：7
- 2014年
- 基于红外热像法对AZ31B镁合金板材室温下的高周疲劳性能进行了研究。使用红外热成像仪测量整个疲劳过程中试件表面温度变化。结果表明:镁合金疲劳加载过程中的温度变化分为初始温度增加、温度降低、温度恒定、温度快速上升、温度最后下降5个部分。采用基于热传导、热弹性和非弹性效应的理论模型解释了疲劳加载过程中的温度变化。红外热像法预测的AZ31B镁合金疲劳极限113MPa与实验结果108MPa相对误差约为4.8%。基于镁合金表面温度的变化,提出了ΔTmax-N曲线预测疲劳寿命的方法,即通过测量阶段Ⅰ温升最大值预测镁合金的疲劳断裂,并计算其疲劳寿命。
- 王凯闫志峰王文先张红霞裴飞飞
- 关键词：AZ31B镁合金红外热像法
- 拉-拉循环载荷下443铁素体不锈钢产热规律及疲劳性能预测被引量：4
- 2015年
- 采用红外热像法研究了443铁素体不锈钢在疲劳试验过程中表面温度场的变化规律,提出了采用ΔT-Nf曲线预测疲劳寿命的方法。结果表明:温升极限值ΔT=3.18℃,即当ΔT>3.18℃时,试样发生疲劳断裂,与实测温升值3.49℃相比,误差为8.89%。利用ΔT-Nf曲线预测443铁素体不锈钢在5×106循环次数下的疲劳强度为277.97MPa,与传统方法测得结果284.45MPa相对误差为2.28%。
- 张杰闫志峰王文先王志斌王凯张红霞张心保
- 关键词：温度场红外热像法
- 热处理诱导LPSO相析出对Mg-9Gd-2Nd-(1.5Zn)-0.5Zr合金性能的影响
- 2023年
- 研究了热处理工艺对Mg-9Gd-2Nd-(1.5Zn)-0.5Zr合金组织和力学性能的影响,探索了LPSO相的形成机制。结果表明,铸态Mg-9Gd-2Nd-0.5Zr合金Ⅰ的组织由α-Mg基体和不规则条状第二相Mg_5RE组成,Zn元素加入使得铸态Mg-9Gd-2Nd-(1.5Zn)-0.5Zr合金Ⅱ中第二相转变为半连续网状(MgZn)_(3)RE相,体积分数增加,使得合金Ⅱ在525℃×5 h固溶后,第二相未能全部溶入基体中,同时晶内开始发生元素偏聚。随固溶时间延长至30 h(525℃),第二相固溶体积分数增加,晶内元素偏聚区形成了颗粒状析出相。之后随炉冷却至400℃保温4 h后,合金Ⅱ晶内析出大量的层片状LPSO相,晶内部分颗粒状相长大为针状相。综合对比确定Mg-9Gd-2Nd-(1.5Zn)-0.5Zr合金Ⅱ的最佳热处理工艺为525℃固溶处理30 h,炉冷至400℃保温4 h后水淬冷却至室温。热处理后的Mg-9Gd-2Nd-(1.5Zn)-0.5Zr合金Ⅱ对应的屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为123.1 MPa、220.1 MPa和15.7%,塑性比固溶态Mg-9Gd-2Nd-0.5Zr合金Ⅰ大幅提升了91.5%。
- 张王刚任广笑高建中王红霞王超崔娇王凯
- 关键词：稀土镁合金力学性能
- 红外热像法预测镁合金的疲劳性能被引量：7
- 2012年
- 对AZ31B镁合金板材在室温下的高周疲劳性能进行了研究,用红外成像仪测量了疲劳试验过程中合金表面的温度变化;根据疲劳试验过程中温度-应力关系及试样表面温度分布差异,确定疲劳断裂位置和疲劳极限。结果表明:根据合金表面温度变化可以预测疲劳断裂位置;以此法确定的AZ31B镁合金的疲劳极限为107.5MPa,与常规疲劳试验测得的疲劳极限吻合较好;加载初期镁合金升温到一定温度后又下降至室温左右,在断裂前温度快速升高。
- 闫志峰张红霞王文先王凯裴飞飞
- 关键词：AZ31B镁合金高周疲劳红外热像
- 基于红外热成像的镁合金疲劳裂纹扩展的研究被引量：15
- 2012年
- 采用红外热成像技术监测疲劳裂纹扩展过程中试件表面温度的变化情况,对AZ31B镁合金板材室温下的疲劳裂纹扩展特征进行研究。分析疲劳裂纹尖端温升值与裂纹长度的对应关系,试件表面温度分布差异与裂纹扩展趋势的关系,探索镁合金材料疲劳裂纹扩展的规律。试验结果表明,疲劳裂纹扩展过程中,镁合金表面温度变化经过一个升温、降温的过程,在稳定扩展阶段,温度变化不大,在快速扩展阶段,温度呈明显上升趋势。三组试件最高温升值分别为A试件10.89℃、B试件15.19℃、C试件12.37℃。裂纹尖端及其附近组织观察发现,裂纹尖端发生转向,裂纹总体为穿晶断裂,并伴随少量沿晶断裂,在裂纹附近区域有少量塑性变形。疲劳试件表面的最高温度区域与材料的疲劳损伤机制相关,该区域对应材料的应力集中区,是疲劳微裂纹形成与扩展的部位,温度变化与试件的最终断面相吻合。
- 魏凌霄闫志峰王文先张红霞王凯
- 关键词：AZ31B镁合金疲劳裂纹扩展红外热成像塑性变形
- CrFeNi中熵合金在宽温域拉伸条件下的力学行为与变形本构方程
- 2023年
- 系统地研究了单相fcc结构等原子比CrFeNi中熵合金在应变速率10^(-3)~1800 s^(-1),变形温度77~1073 K的拉伸力学行为。结果表明,在准静态应变速率(10^(-3)s^(-1))下,随着变形温度从1073 K降低到77 K,该合金的屈服应力从125 MPa提高到415 MPa,同时均匀延伸率由2%提高到82%。在673 K拉伸时材料表现出反常的均匀延伸率,这与变形过程中发生了动态应变时效相关。在恒定温度77 K下,随着应变速率从10^(-3)s^(-1)提高到1800 s^(-1),合金的强度显著提高,屈服应力从415 MPa提高到595 MPa,同时均匀延伸率保持不变,在1800 s^(-1)应变速率下仍可保持在68%。基于经典的ZA模型,构建了屈服应力-温度/应变速率之间的本构关系,结果表明,ZA模型可以很好地拟合和预测CrFeNi中熵合金在不同温度和应变速率下的屈服应力。基于实验结果,通过回归分析和约束优化建立了2种唯象本构模型(JC模型和KHL模型)和3种基于物理基础的本构模型(PB模型、ZA模型和NNL模型)。对比发现,JC模型和PB模型分别具有最高和最低的描述准确性。
- 王凯晋玺焦志明乔珺威
- 关键词：高应变速率本构模型
- 高周疲劳载荷下6061-T6铝合金的温度演化被引量：1
- 2014年
- 为了研究金属材料在疲劳载荷下的温度变化,采用红外热像系统对高周疲劳载荷下6061-T6铝合金的温度演化进行分析,用热像图对疲劳裂纹尖端的塑性区进行测量.结果显示,疲劳加载作用下,循环次数达到107次时6061-T6铝合金试样表面温度的变化分为四个阶段:初始温升阶段、温度缓降阶段、温度二次缓慢上升阶段和温度快速上升阶段.结合热弹性理论、铝合金塑性变形的微观机制分析并预测疲劳载荷下温度的演化和宏观裂纹扩展时裂纹尖端塑性区域大小.宏观裂纹开始扩展时,裂纹尖端的塑性区域可达3.6 mm2,红外热像仪测得结果为3.46 mm2,测试结果与理论结果吻合.
- 刘晓晴张红霞闫志峰王文先王凯裴飞飞
- 关键词：高周疲劳红外热像仪
- 基于红外热像法的AZ31B镁合金温度演化与疲劳寿命预测(英文)被引量：9
- 2013年
- 采用红外热像仪测量挤压态AZ31B镁合金板材在拉伸和疲劳试验过程中试样表面的温度变化。对试样在不同载荷作用下的产热机制进行分析,并建立P—ΔT曲线,对疲劳损伤过程的温度变化临界值进行计算。结果表明:AZ31B镁合金板材拉伸和疲劳过程中的温度变化趋势不同。拉伸过程温度变化包括4个阶段:线性降低、反向线性升高、温度陡升、最终下降。初始温度下降是由弹性拉伸阶段的热弹性效应造成。在循环载荷作用下,当载荷高于疲劳极限时,温度演化主要分为5个阶段:初始温度升高阶段、温度迅速下降阶段、温度稳定阶段、温度快速升高阶段、最终下降阶段。疲劳过程中的应变硬化造成初始温度升高至峰值温度,利用峰值温度与应力关系可以预测镁合金疲劳寿命。AZ31B镁合金达到疲劳极限时的临界温度变化为3.63K。当ΔT≤3.63K时,材料在循环载荷下安全使用;当ΔT>3.63K时,疲劳寿命取决于循环次数与加载初始峰值温度。
- 闫志峰张红霞王文先王凯裴飞飞
- 关键词：AZ31B镁合金高周疲劳
- 基于红外热像法的AZ31B镁合金疲劳寿命预测被引量：5
- 2014年
- 采用红外热像法测量AZ31B镁合金板材在疲劳过程中表面温度场的变化,结果表明,当疲劳载荷大于疲劳强度时,镁合金试样表面的温度变化经历5个阶段:温度上升阶段、温度下降阶段、稳定阶段、断裂前的温升阶段和断裂后温度下降阶段。通过疲劳过程中镁合金试样表面的温度变化规律,基于不同的理论提出了2种预测疲劳寿命的方法:由试验过程中试样表面温升(?TM)特征确定其疲劳寿命,?TM–Nf曲线拟合结果表明,?TM=3.89℃为温升极限值,即?TM>3.89℃时,试样会发生断裂,与实测疲劳试样的温升值(3.68℃)相比,误差为5.7%;利用能量法提出了镁合金疲劳寿命的计算公式,用能量法和传统试验方法分别绘制S-N曲线,结果具有很好的一致性,用2种方法分别计算了循环次数为1×107时的疲劳强度ΔσeΦ=99.3 MPa、ΔσeSN=99.8 MPa,误差为0.5%。采用红外热像法估算疲劳寿命具有简单、省时等优势。
- 张红霞裴飞飞闫志峰王凯王文先刘晓晴吴广贺李咏梅
- 关键词：AZ31B镁合金红外热像法疲劳寿命预测能量法
