316LN不锈钢管状试样高温高压水的腐蚀疲劳行为

设计了一种管状疲劳试样,高温高压水流经试样内部,试样外部与空气接触。利用管状试样研究了316LN不锈钢高温高压水腐蚀疲劳性能,重点关注了应变速率对其疲劳性能的影响。实验结果表明,高温高压水环境降低了316LN不锈钢的疲劳强度,且疲劳寿命随应变速率降低而降低;管状试样与标准棒状试样获得的疲劳寿命相差不大,表明利用管状试样研究核电结构材料高温高压水环境疲劳性能是合理可行的。在低应变速率条件下,疲劳裂纹源区域为典型的扇形花样,呈现准解理开裂特征。疲劳裂纹扩展区为典型的疲劳辉纹特征。疲劳裂纹萌生阶段高温高压水环境效应更加显著。同时讨论了316LN不锈钢在高温高压水环境中的疲劳损伤机理。     

固溶温度及时间对高氮不锈钢耐蚀性能的影响

使用真空感应炉+电渣重熔炉在0.08 MPa下制备了氮含量0.54%的高氮无镍奥氏体不锈钢,热轧后分别在800、900、1000、1100、1200 ℃下保温不同时间,研究在不同固溶工艺下试验钢的显微组织和耐蚀性。采用动电位极化曲线研究不同固溶工艺下高氮不锈钢在3.5%NaCl溶液中的耐蚀性能,并在6%FeCl₃溶液中浸泡8 d后计算其质量损失率和腐蚀速率。结果表明,固溶对高氮不锈钢组织及耐蚀性能的影响很大,经1000、1100 ℃热处理后的试验钢为单一的奥氏体组织;未经热处理和经800、900 ℃热处理的试验钢组织中存在析出相Cr₂N;经1200 ℃热处理的试验钢从奥氏体中析出了铁素体组织;1100 ℃下保温1 h的试验钢耐蚀性最好,腐蚀速率仅为1.35×10^-5 g·cm^-2·h^-1;800 ℃保温3 h后试验钢的耐蚀性最差,腐蚀速率高达8.18×10^-4 g·cm^-2·h^-1;而316L不锈钢的耐蚀性能介于两者之间,腐蚀速率为1.24×10^-4 g·cm^-2·h^-1。     

耐Pb-Bi腐蚀Si增强型铁素体/马氏体钢和奥氏体不锈钢的研究进展

结构材料是制约铅冷快堆建设的关键因素之一，原因是其组成元素在液态Pb-Bi共晶(LBE)中会发生不同程度的溶解，影响结构安全。候选结构材料铁素体/马氏体钢T91与不锈钢316在550℃饱和氧LBE环境中发生快速氧化腐蚀；溶解氧浓度降至1.26×10^-6%(质量分数)可减轻T91的液态LBE腐蚀，但低于1×10^-6%时，T91与316钢发生溶解腐蚀；T91液态LBE脆化敏感性高，导致其在350℃液态LBE中腐蚀疲劳寿命显著降低。与商用的(9%～12%)Cr铁素体/马氏体钢和316型奥氏体不锈钢相比，经微合金化的Si增强型铁素体/马氏体钢(9Cr-Si和12Cr-Si)和奥氏体不锈钢(ASS-Si)，具有较好的组织稳定性和综合力学性能，且在液态LBE中形成的富Si氧化物提高了氧化膜的致密性，改善了其耐腐蚀性能，在550℃下静态饱和氧和动态控氧LBE环境中的溶解腐蚀受到抑制，有望满足铅冷快堆的设计需求。     

AZ31/AZ61/AZ91镁合金超塑性压缩变形的本构方程

对再结晶退火后的AZ31、AZ61、AZ91镁合金进行热压缩试验，研究该系列镁合金在变形温度423～673 K和应变速率1×10^-4～1×10^-2 s^-1范围的超塑性行为，分析工艺参数、显微组织和超塑性行为之间的关系。试验结果表明，在673 K和1×10^-2 s^-1的初始应变速率下，该系列镁合金的应力应变曲线表现为明显的超塑性特征，其应变速率敏感指数分别为0.25、0.23、0.24，超塑性变形激活能分别为105.8、165.4、126.2 kJ/mol，接近其晶界自扩散活化能，并由此建立相应的超塑性压缩本构方程。     

316LN奥氏体不锈钢亚动态再结晶行为的研究

采用Gleeble-1500D热力模拟试验机，进行了1050℃～1150℃和0．005s^-1～0．1s^-1。应变速率条件下的双道次热压缩试验，研究了316LN奥氏体不锈钢不同温度和应变速率条件下的亚动态再结晶行为。结果表明，随着道次间隔保温时间的延长，316LN奥氏体不锈钢的软化程度增大；随着温度的升高以及应变速率的增加，软化分数迅速增大。通过分析实验数据，得出了316LN奥氏体不锈钢热加工晶粒尺寸预测的亚动态再结晶动力学方程以及晶粒尺寸演变模型。     

316LN钢高温流动应力与动态再结晶模型

利用Gleeble热模拟压缩实验,研究316LN奥氏体不锈钢在温度950℃¹250℃、应变速率0.001s-11250℃、应变速率0.001s-1¹.0s-1下的高温变形特征,并测得相应的流动应力曲线。对实验数据进行计算拟合,建立加工硬化-动态回复和动态再结晶"两阶段"高温流动应力模型、动态再结晶百分数及晶粒尺寸模型。将所建模型写入有限元软件进行数值模拟,其结果与实验吻合,说明该模型准确可靠,可用于316LN热变形过程的数值模拟。     

Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge合金在400 ℃含氧过热蒸汽中的腐蚀行为

为了探究Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge(质量分数,%)合金在400℃/10.3 MPa不同氧含量过热蒸汽中的腐蚀行为,将Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge合金样品分别放入静态高压釜和动态高压釜中进行400℃/10.3 MPa的除氧、300×10^-9溶解氧(DO)和1000×10^-9 DO过热蒸汽腐蚀试验。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线光电子能谱等表征手段对合金和氧化膜的显微组织以及氧化膜中各元素的价态进行分析。结果表明,与除氧环境相比,Zr-1Sn-0.35Fe-0.15Cr-0.10Nb-0.03Ge合金在300×10^-9 DO和1000×10^-9 DO环境中的平均腐蚀速率分别增加了23.5%和29.4%,这说明DO会加速合金的腐蚀,且DO含量越高腐蚀加速作用越明显;DO不但促进了氧化膜中Fe、Cr、Sn和Ge等合金元素的氧化,还会加速O/M界面处Zr→ZrO_x→ZrO₂...     

正火工艺处理的EH36船板钢疲劳裂纹扩展行为和断裂韧性

采用电子背散射衍射(EBSD)和扫描电镜(SEM)分析了正火工艺处理的EH36船板钢织构、再结晶和疲劳断口。并通过拉伸试验、疲劳裂纹扩展速率试验、疲劳断裂韧性试验及数值模拟等研究了正火工艺处理的EH36船板钢的疲劳裂纹扩展行为、疲劳断裂机理以及外载和应力比对应力强度因子幅值的影响。结果表明：EH36船板钢具有较强的{110}和{111}塑性织构成分，平均晶粒尺寸为8.2μm,变形晶粒所占比例为4.1%,伸长率为33.3%。通过双对数线性拟合得到应力比为0.03和0.1下的疲劳裂纹扩展寿命预测公式分别为da/dN=1.07×10^-9(ΔK)^3.49和da/dN=1.96×10^-9(ΔK)^3.35。通过J积分法计算出正火处理的EH36船板钢的疲劳断裂韧性K₍J0.2BL(30))为387 MPa·m^1/2。试验钢的疲劳断裂机制是解理穿晶断裂和微孔生长聚合断裂的混合断裂机制。多参数模拟表明在最大外载一定时，相同疲劳裂纹长度下的应力强度因子幅值随着应力比的增加而减...     

316LN奥氏体不锈钢的高温流变行为与本构模型

利用Gleeble-3500热模拟试验机对锻造态316LN不锈钢进行了等温热压缩试验,研究了应变速率为0.001～1 s^-1、变形温度为1223～1523 K、压缩变形量为65%条件下材料的高温流变行为,建立了流变应力本构模型,并将其应用于Deform-3D软件平台,通过导入新材料数据,考虑界面摩擦等尺寸仿真了热模拟试验结果。结果表明:相同应变速率下,随着变形温度升高,316LN奥氏体不锈钢的压缩应力逐渐减小;相同变形温度下,随着应变速率增加,材料的压缩应力逐渐增大;且在真应力-真应变曲线中,随应变量增大,压应力在后期逐渐达到一个稳定值;考虑界面摩擦因数,并利用Arrhenius本构模型进行变形模拟仿真说明了本构方程和仿真模型的有效性和可靠性,可为316LN不锈钢材料的工程应用提供研究基础和理论依据。     

变形温度对不锈钢复合近界面特征和协调变形的影响

为适应混凝土结构以提高建筑物长寿命要求，迫切需要制备一种具有耐蚀性、耐候性的建筑用材。不锈钢/碳钢复合材料完全满足复杂腐蚀环境的苛刻要求，还可以有效降低经济成本。本文基于Gleeble-3800热模拟机对不锈钢/碳钢复合材料进行高温压缩实验，研究温度950～1 150℃,应变速率0.1 s^-1、1 s^-1条件下近界面微观组织演变规律、近界面孔洞及过渡层特征；基于电子背散射衍射技术(EBSD),对不同温度和应变速率条件下的双金属变形协调性进行了研究。结果表明，当应变速率为1 s^-1,温度为1 100℃,近界面不锈钢侧和碳钢侧晶粒计算平均尺寸分别为11.38μm和13.54μm,再结晶晶粒体积分数分别为31.2%和39.3%;界面两侧晶粒发生动态再结晶比例相当，协调变形最佳。     

锻造工艺参数对316LN不锈钢动态再结晶的影响

用Simufact软件模拟了316LN不锈钢在变形温度1000~1200℃、应变速率0.01~0.05 s~(-1)和不同型砧条件下的镦粗过程。从晶粒大小分布分析了不同锻造工艺参数对316LN不锈钢动态再结晶的影响,通过热变形方程和晶粒度分布图验证了锻造工艺参数对动态再结晶峰值应力的影响。结果表明316LN不锈钢动态再结晶程度与应变量、变形温度和应变速率有关。     

Ti-22Al-25Nb合金板材高温拉伸变形行为的本构模型

在1203～1283 K的温度范围内,以20 K的温度间隔对O相Ti-22Al-25Nb合金进行了等温单向拉伸试验,应变速率为2.5×10^-4、5.0×10^-4、1×10^-3、2×10^-3、4×10^-3、1×10^-2和5×10^-2 s^-1,并对不同变形温度下的试样组织进行了表征。通过实验结果,确定了本构模型的材料常数;α₂+B2/β+O三相区(1203～1243 K)和α₂+B2两相区(1243～1283 K)的拉伸变形激活能分别为845 165和412 779 J/mol。构建了Arrhenius本构模型来描述Ti-22Al-25Nb合金在不同温度下的拉伸变形行为。     

高温水中溶解氧、氯离子和处理方式对316L不锈钢应力腐蚀性能的影响

采用慢应变速率试验(SSRT),在模拟压水堆核电厂高温高压水环境(325℃、15.5 MPa)中,研究了溶解氧(DO)、氯离子和处理方式对316L不锈钢(SS)的应力腐蚀开裂(SCC)倾向的影响规律,并观察了试样断口形貌。结果表明,冷变形和固溶处理的316L不锈钢分别在含0μg/kg DO+0μg/kg Cl-,200μg/kg DO+0μg/kg Cl-,0μg/kg DO+30μg/kg Cl-及200μg/kg DO+30μg/kg Cl-的高温水环境中都呈现出了不同程度的SCC倾向,且200μg/kg DO和30μg/kg Cl-使SCC倾向更为明显。同时,冷变形可大大提高316L不锈钢的屈服强度,但是也提高了SCC敏感性。     

分步锻压对汽车用AZ80镁合金耐蚀及耐磨性能的影响

为了探究分步锻压对汽车用AZ80镁合金耐蚀及耐磨性能的影响，对均匀化处理后的AZ80镁合金分别进行了高应变速率(4×10^-1 s^-1)下的一次锻压处理、先低应变速率(4×10^-3 s^-1)后高应变速率(4×10^-1 s^-1)的分步锻压处理，并与锻压前试样进行了显微组织、耐蚀性能和耐磨性能的对比分析。结果表明：在组织细化、耐蚀及耐磨性能的改善方面，分步锻压的效果优于一次锻压。与锻压前试样相比，一次锻压可使腐蚀电位减小1.58%、腐蚀电流密度减小2.77%、500 N外加载荷条件下的磨损体积减小25.00%,分步锻压则可使腐蚀电位减小5.83%、腐蚀电流密度减小7.03%、500 N外加载荷下的磨损体积减小54.64%。分步锻压处理是改善汽车用AZ80镁合金耐蚀及耐磨性能的有效途径。     

316L奥氏体不锈钢非对称载荷下的疲劳与循环塑性行为

对316L奥氏体不锈钢非对称拉-拉疲劳载荷作用下的疲劳和循环塑性行为进行研究。通过疲劳寿命、循环应变幅、平均应变、平均应变率和失效应变的差异划分高、低应力区:在高应力区,平均应变、平均应变率和失效应变大,存在显著的循环塑性变形,疲劳寿命短;在低应力区,循环塑性变形累积有限,疲劳寿命显著增加。通过失效区域的显微组织观察和断口分析发现:在高应力区断口附近产生了大量的孔洞,断口以韧窝为主要特征;在低应力区存在疲劳裂纹,其扩展方向垂直于加载方向,断口由起裂点、疲劳裂纹扩展区、过渡区和快速断裂区组成。316L奥氏体不锈钢高应力区为循环塑性变形主导区,失效形式为循环塑性累积产生的韧性失效;低应力区为疲劳主导区,失效形式为疲劳裂纹扩展失效。     

模拟海洋大气环境下7B04铝合金板–TC16钛合金铆钉搭接件电偶腐蚀研究

目的 加强对7B04铝合金和TC16钛合金之间电偶腐蚀规律的认识,为特定海洋大气环境下服役的飞机在腐蚀防护方面提供指导。方法 在模拟海洋大气环境下,对用钛合金铆钉铆接的7B04铝–7B04铝搭接件和极化试件进行10周期加速腐蚀试验,通过PARSTAT4000电化学工作站测量2种合金加速腐蚀0、10周期后的极化曲线,并以测得的电化学参数为边界条件,利用COMSOL对搭接件进行数值模拟仿真,从而与试验结果进行对比分析;通过疲劳试验得到搭接件加速腐蚀4、6、8、10周期后的疲劳寿命;利用光学显微镜观察腐蚀微观形貌并进行疲劳断口附近的腐蚀坑深度测量;借助X射线衍射仪分析铝合金的腐蚀产物成分。结果 在加速腐蚀0周期和10周期后,铝合金的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度分别为-802mV和-872mV,2.357×10^-7 A/cm²和1.477×10^-6 A/cm²,钛合金则分别为-313mV和-274mV,1.638×10^-8 A/cm²和4.144×10^-8...     

核级商用690合金和800合金在模拟压水堆核电站一回路高温高压水中的腐蚀行为研究

在自行搭建的高温高压水循环回路系统中,通过原位电化学测量,结合SEM观察和XPS分析,研究了核级商用690合金和800合金在模拟压水堆核电站一回路高温高压水环境中的腐蚀行为.结果表明,690合金和800合金的自腐蚀电位随浸泡时间的延长而逐渐降低,浸泡时间对690合金和800合金的阻抗谱影响并不明显.经过408 h浸泡后,690合金表面生成了大量针状氧化物,800合金表面则同时生成了针状氧化物和颗粒状氧化物.690合金表面富Cr氧化层位于表面膜内侧,而800合金的富Cr氧化层位于表面膜外侧.在高温高压水中,690合金比800合金表现出更为优异的抗腐蚀能力.浸泡实验后,溶液中主要金属离子Ni²⁺,Cr³⁺和Fe（3+）的含量分别为0.1×10^-6,0.1×10^-6和0.3×10^-6.     

TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的初期氧化行为

研究了TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的初期氧化行为。采用恒温氧化法测试了TP439不锈钢在800℃高温水蒸气中的氧化动力学曲线。通过场发射电子扫描显微镜(FE-SEM)观察试样氧化后的形貌，采用能谱分析(EDS)及X射线衍射(XRD)分析膜层的表面成分及相结构。结果表明：TP439不锈钢在初期阶段的氧化速率较快，氧化动力学符合线性氧化规律，线性速率常数kl为5.21×10(-2) mg/(cm²·h)，氧化过程受界面反应控制；随着氧化时间的增加氧化膜逐渐变厚，第二阶段的氧化动力学遵循抛物线规律，抛物线速率常数kp为1.54×10^-3 mg²/(cm⁴·h)，氧化速率的控制步骤由界面反应控制转为扩散控制。TP439不锈钢氧化产物的主要成分为(Cr,Fe)₂O₃和少量的Cr₂O₃、Fe₂O₃、FeCr₂O₄尖晶石氧化物。在...     

316L不锈钢应力腐蚀慢应变速率拉伸试验

就316L不锈钢在不同腐蚀环境下的慢拉伸力学性能进行了试验研究。所有试验在恒定应变速率2.4×10-7/s和恒定温度80℃条件下进行,高压釜中为5%Na Cl水溶液,并分别充入CO2和H2S气体。通过改变Cl-的浓度研究Cl-在慢拉伸试验条件下对316L不锈钢的力学性能的影响。试验结果表明,Cl-对316L不锈钢的拉伸力学性能有明显影响,随着Cl-浓度的增加,316L不锈钢的抗拉强度逐渐降低;即Cl-可能是导致316L不锈钢慢拉伸应力腐蚀的关键因素。对316L不锈钢慢拉伸样品断口的SEM微观分析表明,在Cl-的作用下其断裂特性由韧性断裂逐渐转变为脆性断裂,即断口形貌在无Cl-和Cl-浓度较低时有明显的韧窝,为穿晶断裂;而随着Cl-浓度增加,断口形貌为解理性断裂,为沿晶断裂。     

316LN不锈钢动态再结晶研究

利用Gleeble-1500D热力模拟试验机在850～1250℃,应变速率0.01～10 s-1,变形程度0.91条件下对316LN奥氏体不锈钢进行热压缩变形试验。在真应力应变曲线上没有出现明显应力峰值,金相观察表明,316LN不锈钢在热变形过程中发生了动态再结晶。对实验数据进行拟合,得到316LN不锈钢的热激活能和热变形方程,并给出了发生动态再结晶的临界应变和临界应力以及Zener-Hollomon参数。