0Cr18Ni9裂纹试样的室温蠕变现象及对裂纹扩展的延滞效应

研究0Cr18Ni9不锈钢裂纹尖端的室温蠕变(room temperature creep, RTC)现象以及其对恒ΔK条件下疲劳裂纹扩展行为的影响作用.结果表明,在一定的载荷条件下,裂纹尖端出现明显的室温蠕变.文中同时讨论初始应力强度因子幅ΔK、加载速率r和恒载应力强度因子KRTC与室温蠕变量之间的关系.与单峰过载条件下相比,0Cr18Ni9钢裂纹尖端的室温蠕变会加大随后的裂纹扩展延滞效应.     

用直流电压降法研究316LN不锈钢的疲劳裂纹扩展行为

采用直流电压降(DCPD)方法测试了316LN不锈钢在室温和350℃的疲劳裂纹扩展速率,得到室温和350℃下该材料疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth,并分析了试样断口形貌。结果表明:采用DCPD方法测得室温和350℃下ΔKth分别为11.9,8.1MPa·m1/2,与文献值相符,350℃下的疲劳裂纹扩展速率比室温下的要高2~20倍;在裂纹亚临界扩展区,疲劳裂纹扩展速率与应力强度因子范围服从Paris公式,其参数n与温度无关,参数D与温度成线性正比关系;试样疲劳破坏形式为穿晶断裂。     

30Cr2Ni4MoV转子钢II型裂纹的疲劳扩展行为

材料疲劳裂纹扩展(Fatigue crack propagation,FCP)速率是表征材料抗疲劳破坏的重要力学性能指标,是对核反应堆工程、化工、航空、航天、高铁等关键工程进行结构完整性评价的重要依据。采用Arcan试样对30Cr2Ni4MoV转子钢的II型裂纹疲劳扩展行为进行研究,结合已有裂纹扩展方向预测准则对II型裂纹疲劳扩展方向进行预测,结果表明,最大周向应力准则可以较好地预测II型裂纹疲劳扩展方向。采用紧凑拉伸(Compact tension,CT)试样获取30Cr2Ni4MoV转子钢的I型裂纹疲劳扩展速率,对比I型裂纹和II型裂纹的疲劳扩展试验获得的FCP速率与J积分范围关系趋势,二者较为接近。针对30Cr2Ni4MoV转子钢,依据Arcan试样获得的II型裂纹疲劳扩展速率试验结果可用于结构裂纹扩展剩余寿命的预测。     

316L钢高温疲劳蠕变规律研究

通过316L奥氏体不锈钢在420、550和600℃下非间断应变疲劳和有保持时间的应变疲劳试验，对316L钢高温环境下疲劳、蠕变规律进行了研究。结果表明：材料的疲劳寿命随温度的升高而降低；保持时间增加，试样中蠕变损伤增大，循环应力松弛更多，裂纹扩展机制由穿晶方式向沿晶方式转变。     

应力比对S135钻杆钢腐蚀疲劳行为的影响

利用疲劳试验机和扫描电镜研究了在弱碱性介质(质量分数为3.0%的KCl溶液)中不同应力比R(0.1,0.3,0.5,0.7)对S135钻杆钢腐蚀疲劳行为的影响,并得到了该钻杆钢腐蚀疲劳裂纹扩展表达式和疲劳裂纹临界撕裂点的应力强度因子幅值ΔK与R的关系式。结果表明:随着R的增大,试样裂纹扩展临界撕裂点和最终撕裂点对应的ΔK逐渐减小(R和临界撕裂点的ΔK值之间呈明显的线性关系),试样的腐蚀疲劳裂纹扩展速率增大,腐蚀疲劳相对寿命减小,裂纹开裂由疲劳条带扩展机制转化为解理扩展机制。     

基于CJP模型的疲劳裂纹扩展率曲线及应用方法

利用数字图像相关技术开展工业纯钛5种不同高宽比CT试样的疲劳裂纹扩展率试验,分别采用传统应力强度因子范围ΔK和基于CJP模型理论框架的新应力强度因子范围ΔK_(CJP)对数据进行分析,得到的da/d N-ΔK和da/d N-ΔK_(CJP)曲线均有效反映了试验数据分布规律,具有良好的拟合效果。相较于传统参量ΔK,ΔK_(CJP)直接由裂尖位移场求解,无需进行修正即可用于材料疲劳裂纹扩展率描述,具有与CT试样高宽比无关的特性;作为ΔK_(CJP)的两个组成参量,ΔK_F、ΔK_R与传统ΔK数据间均呈现出某种总体变化趋势,分别可用二次多项式和线性方程表征。构造了ΔK_(CJP)与ΔK的关联函数,并由此推导出ΔK_(CJP)表达式,为da/d N-ΔK_(CJP)曲线在材料与结构的失效分析和安全评价中的应用提供了有效途径,拓宽了CJP模型的工程应用范围。     

不锈钢焊接接头疲劳强度试验研究

通过焊接接头疲劳试验对SAF2 2 0 5双相不锈钢和 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢焊接接头S—N曲线进行详细分析 ,并与 16Mn钢焊接接头的试验结果进行比较 ,讨论不同材料焊接接头及试样接头型式对S—N曲线的影响。试验结果表明 ,SAF2 2 0 5钢和 1Cr18Ni9Ti钢焊接试样的常数m和N =2× 10 6疲劳强度与国际焊接学会 (IIW )推荐的数值有较大差异 ,采用IIW的S—N曲线对本文不锈钢焊接试样疲劳评定时 ,将给出偏于安全的结果 ;接头型式不同导致焊接接头局部应力集中有较大差异 ,因而对采用名义应力表示的S—N曲线有明显影响 ;在同类接头形式下 ,SAF2 2 0 5钢和1Cr18Ni9Ti钢焊接接头的焊态疲劳强度高于 16Mn钢焊接接头 ,而双相不锈钢接头具有更高的疲劳强度     

应力比对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头近门槛值区疲劳裂纹扩展曲线转折点的影响

在常温下采用逐级降载法进行不同缺口位置、不同应力比下25Cr2Ni2Mo V钢焊接接头的疲劳裂纹扩展试验,研究疲劳裂纹扩展曲线上近门槛值区转折点的变化规律。结果表明,焊接接头的疲劳裂纹扩展曲线在近门槛值区内存在一个转折点,其对应的应力强度范围随应力比的增大而减小,其大小为疲劳门槛值的0.5~0.8。近门槛值区疲劳裂纹扩展转折点前后扩展曲线斜率发生变化表明裂纹扩展机理的改变,热影响区缺口处的转折行为对疲劳裂纹扩展影响较小。应力比R低于0.5时,循环塑性区尺寸总体接近于材料特征组织尺寸;应力比R高于0.5后,两者偏差加大。应力比低于0.5时转折点对应的循环塑性区尺寸同特征组织尺寸接近,驱动力由ΔK控制向Kmax主导的转变是引起转折点随应力比变化的原因。     

不锈钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率与电极电位关系的研究

采用三电极体系对0Cr18Ni9Ti不锈钢在3．5％NaCl水溶液中腐蚀疲劳裂纹扩展与电极电位的关系进行了研究，探讨了腐蚀溶液体系的电极电位、腐蚀电流与裂纹扩展速率之间的关系。     

液压泵柱塞弹簧断裂失效分析

某型液压泵上1Cr18Ni9不锈钢柱塞弹簧在工作4 h后断裂成4段;采用宏观分析、断口微观形貌分析、金相检查、硬度和渗氮层厚度测量等手段对弹簧断裂性质和原因进行了分析。结果表明:弹簧断裂性质为疲劳断裂,断裂起源于弹簧内侧的一表面轴向裂纹;该轴向裂纹产生于不锈钢丝的拉拔过程中,在使用环境下发生应力腐蚀,促进了裂纹的扩展,最终使弹簧在油压循环应力作用下发生疲劳断裂。     

奥氏体不锈钢的低温循环硬化

本文对奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti进行了应变疲劳试验,研究了循环变形过程中的微观结构变化以及循环硬化机理。1Cr18Ni9Ti在室温和低温下均发生循环硬化。经室温和低温应变疲劳可形成α′马氏体和ε马氏体,ε马氏体极少,α′马氏体形貌为板条状和短快状。1Cr18Ni9Ti循环硬化机制为,随循环周次增加,α′马氏体的不断形成使得材料发生硬化,当新形成的马氏体造成的硬化和先形成的马氏体在随后的循环中发生的软化达到动态平衡时,即达到了循环硬化饱和状态。     

低频率下波纹管膨胀节腐蚀疲劳行为模拟

针对供热管道波纹管膨胀节在设计使用期限内发生泄漏的实际问题,在低频率下对波纹管膨胀节的腐蚀疲劳行为进行模拟,用宏观、微观的方法分析研究了发生开裂泄漏的波纹管和模拟试验中波纹管的各种特征,得出了如下结论：波纹管实际腐蚀破坏中存在着腐蚀疲劳失效。经过研究表明,该波纹管有一定的耐腐蚀疲劳性能,检测未发生泄漏的波纹管可以继续使用。     

含铜奥氏体抗菌不锈钢组织与性能研究

用真空高频感应炉熔炼出0Cr18Ni9型含铜不锈钢样品,经1 050℃的固熔,850℃时效热处理后不锈钢抗菌相析出。利用光学显微镜对样品组织进行研究,扫描电子显微镜(SEM)及能谱仪(EDS)对抗菌相形状、大小及成分进行了研究。含铜不锈钢热处理后的抗菌率可达到99.9%,在硝酸溶液中测得样品耐腐蚀性随着Cu含量增加而略有下降。     

在役压力容器含缺陷结构腐蚀疲劳剩余寿命预测的随机分析

本文根据OCr18Ni9钢在1000ppm NaCl溶液中的腐蚀疲劳裂纹扩展速率计算公式，采用概率方法，考虑裂纹尺寸、载荷、材料等参数的随机性，给出腐蚀疲劳剩余寿命随机计算方法。最后，通过工程案例说明方法的可行和有效。     

0Cr18Ni9不锈钢箔的飞秒激光烧蚀

利用飞秒激光对厚度为20 μm的0Cr18Ni9不锈钢箔进行了表面烧蚀、微细切割等试验,并研究了不锈钢箔的烧蚀特性。首先,根据烧蚀区域的直径和脉冲能量的关系,得到了0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值,并估算了飞秒激光的束腰半径。然后,对飞秒激光切割不锈钢箔的边缘进行金相观察并测试了切割试件的电阻率,以确定飞秒激光切割对不锈钢箔的热影响。最后,对切割试件进行X射线衍射分析(XRD),以确定飞秒激光切割对不锈钢箔物相组成的影响。实验结果表明:飞秒激光的束腰半径为10.416 μm;厚度为20 μm的0Cr18Ni9不锈钢箔的单脉冲烧蚀阈值为0.455 J/cm²;飞秒激光切割后试件的金相组织处于回复阶段,因此金相组织不会产生明显变化;飞秒激光切割后不锈钢箔的物相组成没有变化,但物相的相对含量发生了改变。     

概率循环应变－寿命曲线及其估计方法

引入了概率循环应变－寿命曲线描述低周疲劳循环应变－寿命试验数据的分散性。应用线性回归方法和极大似然法原理,发展了曲线及其置信限的估计方法。方法采用经验证的良好假设分布即对数正态分布模拟疲劳寿命的分散性。基于Ｃｏｆｆｉｎ－Ｍａｎｓｏｎ律,将曲线近似表征均值和均方差循环应变－寿命曲线的形式。任意可靠度下的疲劳分析可方便地根据正态分布进行。与现有独立随机变量观点不同,材料常数视为关键随机变量。１Ｇｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ不锈钢管道焊接头试验数据分析验证了方法的有效性。     

概率循环应变—寿命曲线及其估计方法

引入了概率循环应变—寿命曲线描述低周疲劳循环应变—寿命试验数据的分散性。应用线性回归方法和极大似然法原理 ,发展了曲线及其置信限的估计方法。方法采用经验证的良好假设分布即对数正态分布模拟疲劳寿命的分散性。基于Coffin Manson律 ,将曲线近似表征均值和均方差循环应变—寿命曲线的形式。任意可靠度下的疲劳分析可方便地根据正态分布进行。与现有独立随机变量观点不同 ,材料常数视为关联随机变量。1Cr18Ni9Ti不锈钢管道焊接头试验数据分析验证了方法的有效性。     

0Cr18Ni9Ti不锈钢材料单轴应力塑性变形研究

对0Cr18Ni9Ti不锈钢材料进行单轴塑性变形试验,建立应力-应变曲线关系,讨论循环加载和含蠕变循环加载对0Cr18Ni9Ti材料塑性变形的影响,得出其在试验加载条件下的塑性变形规律。