新型22Cr-15Ni奥氏体耐热钢高温低周疲劳行为

22Cr15Ni3.5CuNbN新型奥氏体耐热钢是为620 ~ 650 ℃的超(超)临界电站锅炉管道制造而研发的新型奥氏体耐热钢，其高温性能的优劣对机组的安全可靠运行具有重要意义. 文中通过22Cr15Ni3.5CuNbN钢在650 ℃下的低周疲劳试验，研究了其在不同应变幅条件下的应力?应变关系及疲劳寿命. 通过对断口形貌的分析研究了其断裂机理. 结果表明，22Cr15Ni3.5CuNbN钢在高温下表现出明显的循环硬化行为，且没有明显的应力饱和现象出现. 其硬化行为与材料内部位错密度的增加有关. 采用基于塑性应变能密度对其疲劳寿命进行了预测，取得了良好的预测效果. 疲劳断口可以分为3个区域:裂纹源区、裂纹扩展区以及瞬断区. 在较高的应变幅条件下，在断口处可观察到多个裂纹源. 多个裂纹源的形成和二次裂纹的产生是导致其疲劳寿命下降的重要原因.     

6063-T6铝合金搅拌摩擦焊组织与力学性能研究

采用搅拌摩擦焊(Friction stir welding, FSW)对10mm的6063-T6铝合金分别进行单、双面焊接,并探究焊接速度对接头微观组织及力学性能变化的影响。结果表明,单双面焊接接头"S"线形貌基本保持一致且集中在前进侧轴肩影响区,单面焊有更明显的洋葱环形貌。焊核区中部区域等轴晶晶粒尺寸小于上部轴肩影响区,且单面焊焊核区晶粒尺寸大于双面焊。搅拌摩擦焊旋转速度为1 500r/min,焊接速度由300mm/min增至1 400mm/min时,接头力学性能先升高后降低,且双面焊接头力学性能始终优于单面焊。接头抗拉强度峰值为187MPa,断裂位置多位于后退侧热影响区,与接头最低硬度位置保持一致,主要断裂模式为韧性断裂。     

温度对X65/316L机械复合管焊接接头CO2腐蚀的影响

在模拟CO2腐蚀环境中,采用高温高压釜对复合管内层不锈钢焊接接头的CO2腐蚀行为进行了试验研究.结果表明,焊接接头随着腐蚀温度的升高,腐蚀产物膜上微孔越来越多,腐蚀速率随温度升高不断增加.通过EDS分析结果可知,复合管内层发生CO2腐蚀的产物可能为FeCO3和Cr2O3的混合物.经去膜后,焊接接头经不同温度腐蚀后为均匀...     

深水浮体平台焊接结构疲劳性能测试方法

为了解决现有规范对深水浮体平台复杂焊接结构疲劳设计的适用性难题,攻克了多种复杂载荷下多油缸协同控制技术瓶颈,研制了国际首台套双轴拉压 + 双轴弯曲复合加载的结构级疲劳测试装置与拉压 + 弯曲复合加载的全板厚焊接节点疲劳测试装置,并建立了空气、海水自由腐蚀、阴极保护腐蚀等多种环境下标准试样的材料级疲劳性能测试方法,构建了多尺度、多环境、多荷载的“材料级-节点级-结构级”焊接结构疲劳测试试验平台,可为中国发展超深水浮体平台在南海复杂恶劣海洋环境下的疲劳设计验证提供有力支撑.     

5754铝合金钨极氩弧焊和搅拌摩擦焊接头的疲劳性能及断裂机理

分别采用钨极氩弧焊(GTAW)和搅拌摩擦焊(FSW)对10mm厚5754铝合金进行双面同步焊接,对比研究了应力幅为162,135,117,108,99MPa时焊接接头的疲劳性能,并对其疲劳断裂机理进行了分析。结果表明:在指定应力幅下,5754铝合金GTAW接头的疲劳强度明显高于FSW接头的,在50%和95%存活率下,GTAW接头的疲劳强度特征值比FSW接头的分别提高了27%和30%,GTAW接头的疲劳性能优于FSW接头的;GTAW接头与FSW接头的疲劳断裂机理基本相同,疲劳裂纹均起源于接头熔合区的外表面,随着应力幅的降低,疲劳裂纹扩展区在断口中的占比增加,且同等应力幅下GTAW接头疲劳裂纹扩展区的占比高于FSW接头的;同等应力幅下GTAW接头的疲劳辉纹间距比FSW接头的小,GTAW接头的疲劳寿命长于FSW接头的。     

不同环境下X65管线钢摩擦塞焊搭接焊接头组织和力学性能分析

为了研究摩擦塞焊搭接接头的金相组织和力学性能,分别在空气中和水下对圆锥形搭接试样进行试验. 结果表明,在空气中焊接时,没有焊接缺陷的产生;在水下焊接时,低的焊接工艺参数导致接头产生未填充和未连接两种焊接缺陷. 接头中焊缝和热影响区组织为上贝氏体,母材为细小的铁素体和珠光体组织. 接头的硬度分布为母材最低,热影响区次之,焊缝最高,水下搭接接头的硬度一般高于空气中接头的硬度. 在空气中焊接时,只有塞孔底部的拉伸试样断裂在结合线处;而在水下焊接时,靠近塞孔底部的两个拉伸试样在结合线处发生断裂.     

大型仪器平台原位实验系统的引入与开展探索

科研水平的发展对大型仪器表征提出了越来越高的要求.针对大型仪器平台原位实验测试系统欠缺,原位表征难以实现的问题,根据材料学院的现有资源配置及学科发展需求特点出发,提出几个解决思路:通过仪器改造,充分开发现有实验装置的原位测试功能;以课题组合作形式,解决部分原位表征系统引入;引入原位实验系统相关虚拟仿真项目.实践表明,这...     

G115钢CMT + P焊接工艺及组织和性能

基于冷金属过渡加脉冲(CMT + P)的焊接方法，研究了新型回火马氏体耐热钢G115的焊接性以及焊接接头组织和性能. 结果表明，焊接接头经热处理后为回火马氏体组织，焊缝晶粒呈现出等轴晶和柱状晶两种不同的形貌，而焊接热影响区和母材晶粒均为等轴晶. 与焊条电弧焊(SMAW)相比，CMT + P焊接方法有效降低了热输入，大幅度减小了热影响区宽度，提高了焊接接头的拉伸性能和热影响区冲击韧性，焊接接头焊缝冲击韧性略有降低. 焊接接头的室温和高温拉伸断裂机理均为韧性断裂，室温拉伸断口的韧窝内存在一定量的析出相.     

国产锻造态316L不锈钢在高温高压水环境中的应力腐蚀行为研究

在模拟核电一回路的高温高压水环境中,采用慢应变速率拉伸方法,研究不同应变速率下锻造316L不锈钢的应力腐蚀行为,并通过扫描电镜对试样断口形貌进行分析。结果表明,在290℃的高温高压水环境中,随着应变速率的降低,材料的应力腐蚀敏感性逐渐增强。当应变速率为2×10~(-5)s~(-1)时,断口未发现脆性解理特征。应变速率为2×10~(-6)s~(-1)时,在290℃和320℃两种服役温度下,材料都具有一定应力腐蚀开裂倾向,敏感性随温度的升高也略有增强。当应变速率降为1×10~(-6)s~(-1)时,断口边缘呈现明显的脆性解理断裂特征。使用修正的Arrhenius模型来描述锻造316L不锈钢高温高压环境下拉伸时的本构关系,计算出变形激活能Q=213.7 kJ/mol,并得到了其高温拉伸本构方程,由本构方程计算得到的抗拉强度和试验所测值的平均相对误差为0.45%,说明该本构方程能较准确计算出锻造316L不锈钢在不同高温高压条件下的抗拉强度。     

Ag-GNSs/SnAgCu钎料纳米压痕变形行为研究

为了研究Ag-GNSs/SnAgCu钎料在微纳米尺度下的变形行为,采用恒加载速率/载荷法在室温下对复合钎料进行纳米压痕试验,通过载荷-压痕深度曲线分析,并结合压痕形貌,研究载荷-压痕深度曲线中出现屈服台阶(pop-in)现象的机制,以及复合钎料在纳米压痕试验中的变形情况。结果表明,载荷-深度曲线中存在的"pop-in"是由于纳米压痕过程发生了弹塑性变形的转变。弹塑性转变与位错的形核与生成有关,并且通过透射电子显微镜在压痕点附近观察到交错的位错网络。通过观察复合钎料的压痕形貌,发现了压痕附近存在明显的凸起现象,这与材料的屈服应力与弹性模量之比有关。凸起现象将导致通过Oliver-Pharr方法计算的接触面积比实际值小,而引起纳米压痕试验方法测量的硬度和弹性模量数值偏大。应用"半椭圆模型"对产生凸起现象的接触面积进行修正,再基于Oliver-Pharr方法求得硬度和弹性模量,修正后的结果与修正前相比,硬度降低了18.3%,弹性模量降低了9.5%。