10Cr9Mo1VNbN铁素体钢的动态断裂韧度

采用标准夏比Ｖ型缺口试样的示波冲击试验获得了１０Ｃｒ９Ｍｏ１ＶＮｂＮ钢的冲击特性和动态断裂韧度，对冲击过程进行了断裂力学分析，并检验了裂纹启裂能量，裂纹扩展能量，总冲击能量，动态断裂韧度之间的相关性。     

高温长期运行Cr-Mo钢断裂性能微试样测试实验研究

开展采用小冲杆微试样试验技术评定材料断裂性能的研究.针对2.25Cr-1Mo钢(脆化态和脱脆态)及1.25Cr-0.5Mo钢,将小冲杆试验测试结果与常规冲击韧度及断裂韧度试验结果相关联,得到小冲杆试样变形过程中消耗的总变形能与常规夏比冲击功间的对应关系经验公式,以及小冲杆试样等效断裂应变与材料延性断裂韧度间的关联式,说明可以直接采用小冲杆试验结果估算材料的冲击及断裂韧度值,为无法取标准试样进行材料抗断裂性能测试场合提供了一种可行的间接测试技术.     

31Si2MnCrMoVE钢薄板试样表面裂纹断裂韧度测试

31Si2MnCrMoVE钢是为符合固体火箭发动机壳体设计需要而专门研制的超高强度钢。随着冶炼技术的进步,31Si2MnCrMoVE钢断裂韧度不断提高,构件采用的板厚也越来越薄。由于较高的断裂韧度和较小的板厚,给钢板表面裂纹断裂韧度测试带来困难,韧带尺寸偏小,难以满足有效性判据。这种情况下,不应该用线弹性断裂力学方法评价材料的断裂韧度,而应采用弹塑性断裂力学测试材料的延性断裂韧度JIC。基于以上原因,在条件断裂韧度不满足有效性判据的情况下,采用试验与有限元分析相结合的方法,通过试验测出裂纹启裂时的条件载荷,用有限元法计算出在条件载荷作用下的延性断裂韧度JIC,再用断裂力学理论转换成表面裂纹断裂韧度KIe。用JIC作为断裂参量,就必须分析J积分的有效性,因此讨论超高强度钢表面裂纹前缘的J守恒和J主导的有效性,从而为固体火箭发动机设计提供依据。     

压力容器断裂韧度要求的预测

在弹塑性断裂双参数分析方法的基础上，导出了预测压力容器等重要工程结构断裂韧度ＣＴＯＤ要求的理论表达式。只要在实际结构服役条件下，材料断裂韧度高于该表达式要求的韧度值，就可防止结构的弹塑性断裂失效。同时，在该表达式中考虑了应力集中及焊接残余应力的影响，并表明断裂韧度要求随作用应力及板厚的增加而增加。最后给出了两个实例，以考核该理论表达式的实用性。     

不同组织下907A钢的动态断裂行为

用示波冲击加载试验，分别获得不同热处理状态及供货状态下的907钢的动态断裂韧度。通过对不同状态下的907A的裂纹韧度水平参数KId/σyd的比较表明：800℃调质状态具有最佳抗断裂性能；而1050℃正火和1300℃正火抗断裂性能都较差，这源于其内部粗大的魏氏体组织。     

12Cr1MoV钢动态断裂韧度的估算研究

根据示波冲击试验结果，结合经验公式，估算12Cr1MoV钢的动态断裂韧度。结果表明，12Cr1MoV钢的动态断裂韧度随恒温保持时间的变化规律与磷的非平衡晶界偏聚动力学曲线吻合得很好。通过冲击动力学试验建立动态断裂韧度与脆性溶质原子非平衡晶界偏聚动力学的对应关系，用恒温过程中的晶界偏聚浓度的变化来表征金属材料服役过程的可靠性。     

特大型天然气球罐用WEL-TEN610CF钢板的冲击与断裂性能

对特大型天然气球罐用WEL-TEN610CF钢板与焊接接头的冲击及断裂性能进行了试验研究。结果表明：钢板调质态与调质＋去应力处理状态在-20℃时都有较高的冲击性能，钢板和焊接接头在-20℃时都有着良好的断裂韧度，该钢用于-20℃以上工况的特大型球罐是可行的，所用焊接材料与母材匹配且焊接工艺合理。     

不同强韧性组配的16Mn钢焊接接头的断裂性能和裂行为

对16Mn钢不同组配焊接接头的断裂性能和断裂行为进行了试验研究。认为在高应力塑性断裂和高应力脆性断裂状态下,16Mn钢接头的断裂强度为焊缝强度和接头各部分塑性变形能力所决定,提高焊缝强度以及提高焊缝和母材的塑性均有利于提高接头的抗断裂能力;在低应力脆性断裂状态下,接头的抗断裂性能是可以根据焊缝的低温冲击韧度进行评价的。焊接接头各部分塑性变形能力及其相互关系对焊接接头的断裂行为具有不可忽视的影响,是评价接头断裂性能的重要依据。     

冷却速率对0Cr11Ni2MoVNb钢冲击韧度和组织的影响

针对0Cr11Ni2MoVNb钢大型锻件冷却速率慢的特点，研究了不同预冷淬火温度、不同淬火和回火冷却速率对材料冲击韧度和组织的影响。结果表明：随着淬火和回火冷却速率的减慢，材料的冲击韧度下降；为了提高0Cr11Ni2MoVNb钢大型锻件的冲击韧度，可以采用预冷淬火或者淬火和回火同时快冷（冷速约60℃／min）的工艺，但预冷淬火温度应不低于900℃，否则晶界析出物将增多，沿晶断裂增加，导致冲击韧度明显下降。     

WC颗粒增强铁基复合材料辊环的研究

通过力学性能测试、机械加工试验、光镜分析、ＳＥＭ分析、能谱分析及Ｘ衍射分析，研究了外径１６５ｍｍｍ、内径８０ｍｍ、高６５ｍｍ和复合材料表层１８～２５ｍｍ的ＷＣｐ／Ｆｅ－Ｃ复合材料辊环的力学性能、微观组织、冶金反应及机械加工性能。结果表明：离心铸造制备的复合材料辊环的冲击韧度ａＫ达到５～６Ｊ／ｃｍ２，复合材料表层和基体硬度分别达到６３～６５ＨＲＣ和５０－５５ＨＲＣ，复合材料层中ＷＣｐ所占体积分数约６０％，组织为Ｍ＋Ａ＋ＷＣｐ＋ＭＣ，ＷＣ颗粒表面被高温铁水局部熔解，甚至解体，原位自生成微小颗粒状ＷＣ结晶体，远离ＷＣ颗粒处析出有含Ｗ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｍｏ元素的细小复式碳化物。由于ＷＣ颗粒部分熔解、扩散，使复合材料层和基体被不同程度合金化。采用离心铸造制备的ＷＣｐ／Ｆｅ－Ｃ复合材料辊环的机械加工性能是可以接受的。     

SiC晶须补强Al_2O_3及Al_2O_3＋ZrO_2陶瓷基复合材料的力学性能

研究了ＳｉＣ晶须（ＳＩＣＷ）含量对热压烧结Ａ１_２Ｏ_３＋ＳＩＣＷ（ＡＳ）及Ａｌ_２Ｏ_３＋２０ｖｏｌ％ＺｒＯ_２－２ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３＋ＳＩＣＷ（ＡＺＳ）陶瓷基复合材料力学性能的影响。结果表明：复合材料的抗弯强度和断裂韧度均随ＳＩＣＷ含量的增加（从０～３０ｖｏｌ％）而提高，但在ＡＺＳ复合材料中，当ＳＩＣＷ含量大于２０ｖｏｌ％时，反而导致抗弯强度下降。加入２０ｖｏｌ％ＺｒＯ_２－２ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３颗粒可使ＡＳ复合材料力学性能进一步改善，ＡＺＳ复合材料的抗弯强度和断裂韧度均高于相同晶须含量的ＡＳ复合材料，ＳＩＣＷ增韧和ＺｒＯ_２相变增韧的作用对Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷断裂韧度的贡献具有良好的叠加性，但ＳＩＣＷ对Ａｌ_２Ｏ_３陶瓷的强化效果大于对Ａｌ_２Ｏ_３＋２０ｖｏｌ％ＺｒＯ_２－２ｍｏｌ％Ｙ_２Ｏ_３陶瓷。     

CF—62钢焊缝残余应力测试

对４４ｍｍ厚的ＣＦ－６２钢宽板和窗形拘束板焊缝的残余应力测试和结果基本代表了球罐的实际焊接残余应力状况，同时通过对宽板和窗形拘束板各种状态下焊接残应力测试表明，焊缝余高打磨、预加载等措施对降低焊接残余应力都有一定作用，而热处理的效果相对较好。     

09CuPTiRE钢中夹杂物的研究

通过电子探针和金相显微镜，对 ０９ＣｕＰＴｉＲＥ 耐大气腐蚀钢中夹杂物进行了研究。结果表明：①符合新铁标要求的夹杂物是保证钢板性能基本稳定的主要原因；②存在一些主要组成为 ＳｉＯ ＋Ａ ｌ２Ｏ ＋ＦｅＯ＋ＣｅＯ （ＣｅＳ，　ＬａＳ）＋Ｍ ｎＳ＋ＴｉＮ ＋ＴｉＳ ２ ３ ２的大尺寸复合夹杂物；③稀土元素加入较少致使少量长条状 Ｍ ｎＳ 存在。     

CeF3对自保护药芯焊丝熔敷金属中夹杂物和韧性的影响

详细研究了CeF3对自保护药芯焊丝熔敷金属中非金属夹杂物尺寸和分布的影响.结果表明,熔敷金属中的主要非金属夹杂物是AlN和Al2O3.药芯中加入CeF3能够细化夹杂物和降低大尺寸夹杂物的数量,加入适量的CeF3能够提高熔敷金属的低温冲击韧度.稀土改变夹杂物在熔敷金属中的尺寸和分布主要是与夹杂物在熔敷金属凝固时的上浮行为有关,稀土能促进大颗粒夹杂物的上浮.     

冶炼工艺对AISI4145H钻铤用钢冲击功影响

研究了冶炼工艺对钢力学性能的影响，特别是对钻铤用钢冲击性能的影响。分析了冶炼工艺对钢中P、S及夹杂物的控制水平，结果表明采用EBT＋LF＋VD＋FW＋IC工艺处理能有效控制钢中有害元素P、S及夹杂物，从而使钻铤用钢冲击韧性得到了明显改善。     

TC4钛板扩散连接后的疲劳断裂特性

对不同参数下钛合金ＴＣ４扩散连接后的裂纹扩展门槛值ΔＫｔｈ、断裂韧度ＫⅠＣ、裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ和剩余寿命Ｎｆ等疲劳断裂特性进行了研究,与未经扩散连接的ＴＣ４原材料的相应性能作了对比,通过疲劳断裂试验及显微硬度测定和断口形貌分析等微观试验,提出了钛合金ＴＣ４扩散连接的优选工艺参数,结果表明采用ＳＰＦ／ＤＢ组合工艺制造ＴＣ４受力零构件是可行的。     

厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法

提出了研究厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法：用“直接测量法”确定焊缝强度匹配系数；用裂纹尖端张开位移（CTOD）断裂韧度作为焊缝材料韧度的指标。用“直接测量法”确定了低合金高强钢S355ML钢板（厚65mm）自动埋弧焊和手工电孤焊的焊缝强度匹配系数，同时将这两项焊接工艺的对接焊缝制成全厚度断裂韧度试样，运用裂纹尖端张开位移试验方法测定其焊缝中心的断裂韧度。结果表明，厚钢板焊态对接焊缝，低匹配焊缝具有较高的韧度，高匹配焊缝的韧度比较低。     

低碳合金钢及焊接接头断裂韧度的温度效应

利用Hopkinson压杆装置对某低碳合金钢及焊接接头不同温度下动态断裂韧度进行了测试,给出了试验温度控制方程,分析了温度对断裂韧度的影响.结果表明:在应力波加载(K≈106 MPa·m1/2/s)条件下,母材和焊缝断裂韧度降低;但是同一温度下母材的断裂韧度高于焊缝,原因主要是组织状态对应变速率敏感性不同;同时在分析该钢母材和焊缝断裂韧度温度效应的基础上,建立了应力波加载下母材和焊缝的断裂特征分析图,给出了温度、板厚和断裂韧度之间的关系.     

大型饼类锻件锻造工艺方案的研制

由于多种因素影响，大型锻件用钢锭不可避免地存在着各种类型的夹杂物。对于外来夹杂物，尽可能采取有效措施防止其进入钢中。对于内生夹杂物，因其为钢的组成部分，虽然其数量、大小、形状、分布及组成等都可以得到改善，但不可能完全避免，从而导致了锻造过程中产生夹杂性裂纹缺陷的可能。     

材料断裂韧度测试中的厚度效应

在以往的材料断裂韧度测试中，只考虑了对平面应变状态下试件厚度的限制（Ｂ≥２．５（ＫＩＣ／σＳ）２）；而对于非平面应变状态下材料断裂韧度测试中均没有考虑试件厚度的限制。本文从与厚度效应密切相关的应力三轴约束入手，导出了与应力三轴约束ＴＺ相关的裂纹扩展能量释效率Ｇ的表达式，进而得出了相应的测试材料断裂韧度的修正Ｒ曲线法。最后结合３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢断裂韧度的实测结果校验了理论分析结果。