Q345R钢湿硫化氢预腐蚀低周疲劳行为

对Q345R钢在湿硫化氢环境中预腐蚀低周疲劳性能进行了研究,以硫化氢溶液的浓度和预腐蚀时间为环境因素.低周疲劳试验在MTS-809疲劳试验机上进行,对各试验组的结果数据进行回归分析,得到各试验组环境下Q345R钢的循环应力-应变曲线、应变-寿命曲线等低周疲劳特性.不同试验环境下的预腐蚀低周疲劳结果表明,材料循环应力应变响应特性不受环境因素影响,为循环硬化特性;预腐蚀时间因素对材料低周疲劳寿命的影响比硫化氢溶液的浓度因素显著.试样断口为典型的低周疲劳断裂形貌,裂纹扩展阶段为脆性准解理断裂特征.     

热处理对N02201/Q345R复合板接头组织及性能的影响

采用GTAW+SMAW组合方法焊接了N02201/Q345R镍钢复合板,截取两组同规格试板,其中一组为焊态,另一组进行550℃保温4 h热处理。通过拉伸试验和弯曲试验测试并对比了接头力学性能,同时利用OM对焊接接头微观组织进行表征对比。结果表明:焊态和热处理态N02201/Q345R复合板接头力学性能均满足标准和使用要求,热处理后接头抗拉强度仅降低49 MPa;N02201/Q345R复合板接头焊态和热处理态钢侧为铁素体和珠光体组织,镍侧为单相奥氏体,镍钢界面存在镍元素向钢侧扩散现象,焊态扩散层宽度约为0~25μm,热处理态扩散层宽度约为100~160μm。     

TA2/Q345B钛钢复合板复合界面缺陷分析

采用真空复合组坯+热轧技术制备了TA2/Q345B钛钢复合板,并通过光学显微镜、扫描电镜、万能拉伸试验机和弯曲试验机等对其微观组织和力学性能进行了观察、检验,研究分析了钛钢复合界面易产生的缺陷及其形成原因。结果表明,TA2复层和Q345B基层之间形成了冶金结合,整体结合良好,钛钢复合界面平整连续。但由于材料及工艺限制,钛钢复合板复合界面处易出现两种类型缺陷,这两种缺陷在钛钢复合板受力过程中均可作为裂纹源,对其界面的剪切和弯曲性能影响较大。     

热压316L/Q345R复合板的结合性能

热轧双金属复合板由于其优良性质而得到广泛使用,而如何改善其结合性能也成为业界内的研究热点问题.本文尝试采用分子动力学模拟的方法对316L/Q345R双金属板的高温结合性能进行系统研究.在建立316L/Q345R体系的原子结构模型的基础上,使用MD模拟方法对316L/Q345R体系的热压复合过程进行模拟,其中采用嵌入原子势函数来描述Fe、Cr和Ni之间的相互作用.分析了不同温度与压缩应变率对热压复合变形机制以及扩散层厚度的影响,并探讨了添加金属层对界面结合性能的改善效果.研究表明:温度的提高有利于形成较厚的扩散层,当双金属热压复合温度接近熔点时,此时在双金属复合界面获得的扩散层厚度远大于在较低温度复合时的扩散层厚度;应变率的提高会降低扩散层厚度,这主要因为在达到相同的压缩应变时,随着应变率增大和压缩时间缩短,原子的扩散时间缩短;在双金属之间添加一个晶格厚度的Ni层后,复合界面扩散层厚度比不含Ni复合时增加了134.5%,表明添加镍层能够明显提高扩散层厚度,但添加铬层对提高扩散层厚度的影响不大.      

Q345R疲劳裂纹扩展过程的声发射研究

为了建立疲劳过程与声发射参数之间的关系,对压力容器常用钢材的典型代表——Q345R的疲劳裂纹扩展过程的声发射信号进行详细研究.结果表明:Q345R疲劳裂纹扩展的声发射过程分为三个明显的阶段,累积计数值和累积能量值可以很好地表征整个疲劳裂纹扩展过程;声发射参数在第2阶段到第3阶段的转折点比线弹性断裂力学定义下的要提前,表明声发射技术对疲劳进入失稳扩展阶段更加敏感;建立了Q345R声发射计数率和能量率与疲劳裂纹扩展速率的关系,它可以为Q345R剩余寿命的预测提供依据.      

大规格爆炸钛/钢复合板力学性能及界面的研究

分别以3 mm×3 m×7 m的TA2板和9 mm×3.2 m×7.2 m的Q235钢板作为覆板和基板,使用四种不同成分的炸药制备了大规格TA2/Q235钛/钢爆炸复合板,并对复合板的剪切强度以及界面组织进行了研究。结果表明,炸药的爆速、猛度和做功能力随乳化炸药含量的增多而增大。经UT检测,使用4#炸药爆炸制备的钛/钢复合板结合率接近100%;平均剪切强度最高为278 MPa。爆炸钛/钢复合板都存在一定厚度的界面层,炸药做功能力越强,界面层厚度越薄。该试验所制备的钛/钢复合板界面层厚度最薄仅为1.1μm。爆炸钛/钢复合板界面层的形成是Ti和Fe元素互扩散的结果。扩散过程中,在高温的作用下,界面层中容易形成β-Ti、TiFe和TiFe2金属间化合物。     

对不同环境的2D70铝合金低周疲劳性能研究

对2D70铝合金在试验室空气、湿空气、盐雾及盐雾+SO四种环境下进行低周疲劳试验,对比四种环境下的循环σ-ε2曲线及应变-寿命曲线,得出结论:相同应变下,2D70铝合金随腐蚀环境增强,循环应力降低;相同应变下,2D70铝合金在盐雾及盐雾+SO两种环境下低周疲劳寿命相近,并且随着腐蚀环境的增强,低周疲劳寿命降低;腐蚀环境越强,材料疲劳损2伤程度越大。研究结果为预测飞机不同环境的低周疲劳寿命提供了参考,对飞机腐蚀防护及耐久性设计具有重要意义。     

316L/Q345R热轧复合板界面组织演变及性能

利用扫描电子显微技术结合能谱分析对316L/Q345R热轧复合板结合界面组织及元素扩散情况进行了检测,通过热力学计算分析了界面附近碳的分布规律,并测量了结合界面的显微硬度与剪切强度。结果表明,结合界面碳钢一侧存在约50μm的铁素体带,而不锈钢侧存在约100μm的元素扩散影响区;不锈钢中铬、镍等元素向碳钢中扩散,碳钢中碳元素向不锈钢中扩散;复合板界面剪切强度为373 MPa,明显高于标准规定的210 MPa,略低于Q345R与316L剪切强度和的1/2(379 MPa)。     

高碳奥氏体不锈钢/钢复合板热处理工艺探讨

304(316)/Q345R复合板主要用于制造耐酸环境的压力容器,通过不同的热处理温度对爆炸焊接后的复合板进行各项性能检验结果对比,得出不锈钢/钢复合板的最佳热处理工艺为正火工艺,在此温度下不仅能够最大程度消除爆炸复合后的残余应力,优化复合板机械性能,而且能够避开奥氏体不锈钢450℃~850℃的敏化温度区间,保证晶间腐蚀性能,同时复合板其它性能检验也能达到要求。     

Q235钢结构材料的超低周疲劳性能

对钢结构材料 Q235钢的超低周疲劳性能进行了研究。采用横向应变控制方法,保持频率1 Hz 恒定,在岛津电液伺服疲劳试验机上开展了试验钢的超低周疲劳试验。获得了循环应力响应特征曲线等实验数据,并在此基础上分别建立了试验钢基于塑性应变幅及应变速率的超低周疲劳寿命预测公式,且2种公式均能较好地对其寿命进行预测。通过电镜扫描(SEM),分析了试验材料超低周疲劳下的微观断裂机理。研究结果表明,试验材料在超低周疲劳与低周疲劳下的疲劳性能,如循环响应特征、寿命预测公式以及微观断裂机理等方面均存在一定的差异。     

服役环境下TA2/Q235爆炸复合板剪切断口分形表征

 为了定量研究服役条件下TA2/Q235爆炸焊接复合板剪切强度与断口分形维数及多重分形谱的关系,明确适合TA2/Q235复合板的最佳分形表征方法,通过热处理模拟服役过程,对服役后的样品开展剪切测试,并引入分形理论对剪切断口进行表征,建立了剪切强度与分形维数及多重分形谱的定量关系。结果表明,200、400和600 ℃服役后,样品剪切强度与断口多重分形谱宽度负相关;结合残余应力消除及再结晶长大对TA2/Q235爆炸复合板剪切断口形貌影响规律的分析,相比分形维数,多重分形谱能更准确地描述断口力学信息。     

激光沉积TA15钛合金高周疲劳性能研究

为了研究激光沉积TA15钛合金的高周疲劳性能,在720,760和800 MPa应力水平下进行了室温高周疲劳(HCF)测试并分析了疲劳断口,结果显示激光沉积TA15钛合金具有较高的高周疲劳寿命,720 MPa下疲劳源区断口形貌表现为很高的组织敏感性,敏感尺寸达单个α片层尺寸单元,800 MPa下敏感性较弱,只达到α片层集束尺寸单元。部分试样有气孔存在,气孔范围在20～40μm,气孔的存在使试样的高周疲劳寿命呈现不同于锻件的明显分散性,表现为同一应力水平下寿命量级的分散,且气孔的大小与位置对疲劳寿命有不同程度的影响。直径较大和距离表面越近的气孔对疲劳寿命损伤越大。采用数值模拟方法研究发现尺寸大、距离表面近的气孔应力集中系数大,导致裂纹萌生寿命降低。虽然有气孔的存在,但激光沉积TA15钛合金仍具有优异的疲劳性能,这与取向随机、尺寸细小的片层组织有关,细小的显微组织增加裂纹的萌生阻力,提高高周疲劳强度。     

工业纯钛TA2热变形过程的流变行为本构方程

利用Gleeble-3800热模拟实验机研究了工业纯钛TA2的热变形行为.变形温度为750~1000℃，步长50℃，应变速率分别为0.01、0.1、1和10 s-1.实验结果表明，TA2在热压缩变形过程中发生了加工硬化以及动态回复、动态再结晶.随着变形温度的降低和应变速率的增加，流变应力逐渐增加.为了准确预测TA2的高温流变行为，基于实验数据和双曲正弦Arrhenius模型构建了考虑应变影响的本构方程，本构方程中材料常数α、n、Q、lnA与应变之间存在6阶多项式关系.本文所提出考虑应变影响的本构方程可以用于研究工业纯钛TA2的高温流变行为.      

P92钢高温低周疲劳性能试验研究

对扬州诚德钢管有限公司生产的P92(10Cr9MoW2VNbBN)钢管(φ610 mm×102mm)材料进行了室温20、600、625℃的低周疲劳试验。结果表明:诚德钢管所生产的P92铜管在室温600、625℃均表现为循环软化,在总应变幅Δε_t/2较低时,室温20℃的低循环疲劳寿命最长,温度越高,疲劳循环寿命越短。与某进口P92钢管相比,在相同总应变幅下,扬州诚德所生产P92钢管材料室温时与进口P92钢管(φ350 mm×80mm)低循环疲劳寿命相近;高温时,扬州诚德所生产P92钢管材料低周疲劳性能优于进口P92铜管。     

Ti-2Al-2.5Zr合金低温下单向与循环变形行为

采用管材试样研究了低温下 (- 196℃ )Ti 2Al 2 .5Zr合金的循环变形行为。分析了应力比、应力幅、循环周次、加载速率等对合金循环变形行为和疲劳性能的影响。建立了循环和单调加载方式下合金的应力—应变曲线方程和疲劳寿命预测方程。根据不同循环周次下疲劳试样的金相分析和断口观察 ,讨论了合金的循环变形规律和疲劳断口特征     

氢含量对新锆合金室温循环变形行为的影响

NZ2是我国自行研制的具有自主知识产权的新型Zr-Sn-Nb系锫合金,其堆外性能,尤其是耐蚀性能已达国外新合金同等实验条件下的相同水平,是十分具有应用前景的新锆合金.锆在反应堆中服役时会与冷却剂反应而吸氢,从而使锆合金的性能降低,导致失效.通过应变控制的对称拉-压(εR=εmin/εmax=-1)疲劳实验研究了不同氢含量(未渗氢,200,450.730μg·g-1)对NZ2新锆合金的室温低周疲劳性能以及氢含量对材料循环硬化及软化的影响,发现随着氢含量的增加,相同应变下材料的低周疲劳寿命下降,但达到某一饱和值的时侯材料的低周疲劳性能不再降低,随着氢含量的增加,材料有循环软化趋势,NZ2锫合金台氢试样比无氢试样更容易出现循环软化现象.     

预应变对工业纯钛TA2焊接接头拉伸力学性能的影响

以工业纯钛TA2焊接接头为研究对象，开展了预应变后的室温拉伸力学性能测试。结果表明，预应变后应力应变曲线上升，屈服强度及抗拉强度随着预应变量的增加而增加。综合考虑预应变量及应变速率影响，建立了预应变后材料强度的经验表达式。根据Hollomon本构方程，研究了预应变后应变速率敏感性指数及应变强化指数的变化，确定了预应变试样的拉伸本构方程。断口观察表明，预应变后材料延伸率下降，断口收缩率及韧窝尺寸均下降。     

2D70铝合金不同环境低周疲劳性能研究

对2D70铝合金在试验室空气、湿空气、盐雾及盐雾＋SO2四种环境下进行低周疲劳试验,将得到的四种环境下的循环δ-ε曲线及应变一寿命曲线分别进行对比,得出结论：相同应变下,2D70铝合金随腐蚀环境增强,循环应力降低;相同应变下,2D70铝合金在盐雾及盐雾＋SO2两种环境下低周疲劳寿命相近,并且随着腐蚀环境的增强,低周疲劳寿命降低。     

预应变时效对Ti-2.5Cu合金力学性能的影响

对固溶处理后的Ti-2.5Cu合金分别施加0.05、0.1、0.15、0.2的拉伸预应变,随后进行一次时效(400℃×24 h/AC)和二次时效处理(475℃×8 h/AC),研究了预应变时效处理对Ti-2.5Cu合金拉伸性能和低周疲劳性能的影响。结果表明:二次时效后析出的Ti_2Cu粒子尺寸较一次时效有了明显的长大;一次时效处理的合金强度随预应变量的增加而升高,而二次时效处理的合金强度随预应变量的增加先增加,当预应变量超过0.15后,开始下降;2种时效工艺处理的合金延伸率均保持在较高的水平。在考虑应变回复的基础上,建立了Ti-2.5Cu合金预应变时效的强度预测模型,其理论预测值与实验结果相吻合;一次时效和二次时效后的疲劳寿命相当,都表现为循环软化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展。通过预应变时效处理可以提高Ti-2.5Cu合金的综合力学性能。     

热轧钛/钢复合板显微组织和性能

为了研究轧制温度和压下率对钛/钢复合板复合强度的影响,采用真空热轧法制备了TA2/Q235B复合板,利用扫描电子显微镜、能量色散谱仪对复合板界面组织特征进行了观察。结果表明,在轧制温度为850~1 050℃时,随着温度的升高,靠近复合界面碳钢侧的铁素体区厚度增加,同时,复合界面上生成的化合物增多,使复合面的剪切强度降低。大压下率更有利于提高复合强度,在轧制温度为850和950℃、压下率为58%和轧制温度为1 050℃、压下率为70%时,复合面剪切强度均达到了国家标准中0类钛/钢复合板标准。