基于声发射的岩石疲劳损伤演化

通过砂岩试件疲劳破坏的声发射实验,分析了砂岩疲劳破坏过程的声发射特性,研究了岩石的疲劳损伤演化规律.按岩石整个疲劳过程的声发射特征及损伤演化规律,并参考岩石不可逆变形发展的三阶段规律可以将其分为四个阶段.岩石疲劳损伤破坏具有突发性,在岩石失稳阶段损伤加速演化.如果以声发射监测和预测岩石疲劳破坏,在损伤量0.4左右即进入失稳阶段,在损伤量0.3左右即进入失效阶段.     

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.     

基于声发射测试的钢丝疲劳损伤过程

应用声发射（ＡＥ）技术对制绳钢丝疲劳损伤过程进行动态监测。结果表明疲劳伤普遍产生于钢丝长度方向上的不同部位,所有部位的损伤经过钢丝初始塑性变形阶段之后都同时进入一个长期的慢速发展阶段,在此期间主导裂纹形成,由于主民裂纹以快速扩展方式发展,因而疲劳寿命主要由主裂纹孕育及生成期构成。     

316L不锈钢的疲劳裂纹扩展行为试验

 工程构件普遍承受疲劳载荷,从而导致疲劳失效。针对由316L不锈钢制成的标准紧凑拉伸试样,开展了一系列疲劳裂纹扩展试验。试验内容包括不同应力比下的常幅加载和在常幅加载过程中引入单个拉伸过载峰。试验结果表明：316L不锈钢具有很强的应力比效应,裂纹扩展速率随应力比的增大而增大。在引入单个拉伸过载峰后,观察到出现迟滞效应前发生了短暂的加速扩展现象。通过一种新的双参数模型来描述材料的应力比效应,并使用改进的Wheeler模型对过载后的裂纹扩展行为进行预测。预测结果表明：该方法能够更好地描述不同工况下316L不锈钢的疲劳裂纹扩展行为。     

不锈钢316LN中厚板超低温冲击功偏低原因分析及优化建议

利用金相、扫描电镜能谱分析和电子背散射衍射(EBSD)等分析手段对试验用钢316 LN超低温冲击功偏低的原因进行了分析.结果表明,试验用钢316 LN中心层析出的块状σ脆性相是低温冲击功偏低的主要原因.通过Thermo-calc相图理论分析计算,钢板中心层的σ脆性相是铸坯心部高温δ铁素体在后续的变形,及热处理过程中700～950℃停留较长时间析出的.采用合适的热加工工艺可避免高温δ铁素体及σ相的析出,从而提高材料超低温冲击韧性.     

氮对316LN奥氏体不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

试验用316LN钢(/%:0.015C、0.65Si、0.90Mn、17.3Cr、12.8 Ni、2.6Mo、0.018~0.200N)由50 kg真空感应炉冶炼,破真空后加入氮化铬铁,铸锭锻成Φ20 mm棒材和热轧成4 mm板材,并分别经1 100℃30 min和10min水淬固溶处理。研究结果表明,316LN不锈钢每增加0.010%的氮,抗拉强度提高9 MPa,屈服强度提高7 MPa;伸长率降低0.55%,氮含量对断面收缩率没有影响,约保持在72.5%;氮强烈提高316LN不锈钢的耐点腐蚀性能,每增加0.010%的氮,其点蚀击穿电位提高7 mV;添加适宜的氮(0.079%N),可以改善316LN不锈钢的耐晶间腐蚀性能,过高的氮含量(超过0.120%N)对晶间腐蚀性能有害。     

基于声发射监测的矿柱破裂过程试验研究

在地下开采过程中,往往留有各种不同形式的矿柱。矿柱支撑采场顶板的同时还维护采场围岩的稳定性,因此矿柱的稳定性是影响矿山安全生产的重大因素。借助声发射定位技术手段,对不同尺寸的矿柱做了一系列试验,旨在探索矿柱试件在加载过程中变形、破坏规律,并对矿柱试件的变形、破裂作出初步的预测。     

铸造奥氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展

用紧凑拉伸试样研究了载荷比、单峰过载和两步高-低幅加载对Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率的影响.当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的增大而增大.单峰过载使裂纹扩展速率先有短暂的增加后长距离的减速扩展,出现裂纹扩展迟滞现象.两步高-低幅加载时,若两步的最大载荷不同,第二步裂纹扩展也会出现迟滞现象.用两参数模型和Wheeler模型能够预测恒幅载荷和变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为.     

氮对316LN不锈钢拉伸性能的影响

含碳0．02％-0．03％、氮0．06％-0．08％的316LN不锈钢是用于制造快中子增殖反应堆（FBRs）的高温结构部件的首选材料。通过降低碳含量,可大大降低由于焊接而随后在腐蚀性环境出现应力腐蚀破裂的敏感性。FBRs的结构部件的选材所考虑的最重要的力学性能是蠕变、低周疲劳和蠕变疲劳相互作用。用0．06％～0．08％N进行合金化有助于将316L不锈钢的高温强度提高到316不锈钢的水平。     

热加工工艺对316LN奥氏体不锈钢晶粒度的影响研究

采用Zeiss Imager金相显微镜观察316LN奥氏体不锈钢微观组织形貌,研究了变形温度、变形率以及固溶温度对其晶粒度的影响。结果表明,随着变形温度和变形率的增加,显著促进了其动态再结晶的发生,有助于获得细化和均匀化的奥氏体不锈钢晶粒。锻造变形后钢板的晶粒度由小到大依次为表面>1/4处>心部,变形温度和变形量分别为1 050℃,30%时,变形后的晶粒度可达到6级左右。固溶处理对锻造后的钢板晶粒度控制具有均质化作用,结合Jmat-Pro计算分析固溶处理结果,固溶温度应控制在1 020～1 040℃范围内,温度过高容易导致晶粒过度长大,温度过低容易导致Cr2N相析出,影响钢板的塑性和耐蚀性能。     

On the hot tensile deformation behavior of an AISI 316LN stainless steel

The hot deformation characteristics of AISI 316LN stainless steel were studied in the temperature range of 1123–1323 K and strain rate range of 10⁻⁴–10⁻¹s⁻¹ by carrying out tensile tests. The flow stress, ultimate tensile stress and percentage elongation were found to be strongly dependent on the temperature and strain rate. The critical strain required for the initiation of dynamic recrystallisation and peak strain were determined at each condition and their variation with temperature and strain rate studied. The deformation behavior was analyzed using a generic model for high temperature deformation and deformation parameters were computed. The variation of the true activation energy with strain for rate controlled high temperature tensile deformation was obtained. Microstructural studies were carried out on tested samples and the results of all the above studies are presented.     

Prediction of Critical Conditions for Dynamic Recrystallization in 316LN Austenitic Steel

Hot compression experiments conducted on a Gleeble-3500thermo-mechanical simulator and metallographic observation tests were employed to study the critical conditions of dynamic recrystallization(DRX)of 316 LN austenitic stainless steel.The true stress-true strain curves of 316 LN were obtained at deformation temperatures ranging from 900℃to 1 200℃and strain rates ranging from 0.001s-1 to 10s-1.Based on the above tests,the critical conditions of DRX were determined and compared with those obtained from work-hardening theory and the Cingara-McQueen flow stress model.Furthermore,the microstructure was observed to validate the calculated results.The ratio of critical strain to peak strain(εc/εp)for 316 LN was determined,and the quantitative relationship between the critical strain and the deformation parameters of 316 LN was elucidated.The results demonstrated that the onset of DRX corresponds to the constant normalized strain hardening rate(Γ),namely,the critical strain hardening rateΓcfor316LN is equal to 0.65.     

316L不锈钢中氮气合金化行为

通过FactSage热力学计算软件和实验室实验研究了在常压和真空条件下温度、氮分压和碳含量对316L不锈钢中氮溶解度的影响.结果表明：钢中氮的溶解度随着温度的降低而升高,随着氮分压的增大而增大,随着钢液碳含量的增加而减少,其中氮分压对钢液氮溶解度的影响最大.不同吹氮条件下氮溶解度实测值与FactSage热力学软件计算值较吻合.生产控氮型316L不锈钢可以在吹氧脱碳阶段实现,生产氮质量分数大于0.10%的中氮型316L不锈钢,只能在氮分压大于30kPa的加料阶段以及破真空后大气微调阶段实现.     

含氮316L不锈钢氮合金化工艺研究

在常压和真空条件下研究了温度与氮分压对316L不锈钢中氮溶解度的影响,钢中氮的溶解度随着温度的降低而升高,随着氮分压的增大而增大.建立了316L不锈钢氮溶解度热力学计算模型,不同吹氮条件下氮溶解度实测值与热力学模型计算值较吻合.在1773~1873K条件下,生产控氮型316L不锈钢,氮分压要控制在6~28kPa以上;生产中氮型316L不锈钢,氮分压要控制在22~101kPa以上.常压下吹氮10min,钢液含氮量即可超过0.10%.     

Fatigue crack initiation and propagation behavior of high cobalt molybdenum stainless bearing steel

The crack initiation and propagation behavior of high cobalt molybdenum stainless bearing steel was studied by rotating bending fatigue test with smooth cylindrical specimens and notched specimens (theoretical stress concentration factor Kt=3). The fatigue limit and S- N curve of bearing steel were measured by up- and- down method and group method, respectively. The fractures of the specimens were observed by scanning electron microscopy. The results show that the cracking type of the smooth specimens is single source initiation. The crack source is surface defects and subsurface inclusion. The surface defects are surface roughness, persistent slip band and machining dent, while the subsurface inclusion is Al2O3- CaO- MgO- SiO2 composite inclusion. The fatigue limit of notched specimens is significantly decreased. The cracking type of the notched specimens is multi- source initiation. The notch sensitivity factor qf of bearing steel is 1. 18. The fatigue failure of the smooth specimens is transferred from the surface roughness with high stress amplitude to the persistent slip bands, the machining dents and the inclusions with low stress amplitude. The fatigue crack initiation life accounts for more than 94. 1% of the whole fatigue life.     

核电主管道用316LN不锈钢焊缝热老化脆化的趋势

开展了核电站主管道用316LN不锈钢焊缝在325、365和400℃下1.5万h的加速热老化试验,测量了不同热老化时间下焊缝的冲击性能和焊缝铁素体的纳米硬度。以纳米硬度作为热老化脆化参量,利用Arrhenius方程得出该焊缝热老化激活能约为93.1kJ/mol;并以焊缝室温冲击功为预测参数,通过拟合的方法获得了焊缝热老化脆化预测方程;利用热老化激活能和热老化脆化预测方程预测了主管道用316LN焊缝在服役温度下60年寿命期内的热老化脆化趋势。试验结果表明,随着热老化时间的增加,焊缝的冲击韧性显著下降,焊缝中铁素体纳米硬度快速增加。预测结果表明,在运行15年内主管道焊缝韧性迅速下降,在随后的运行过程中下降趋缓。     

表面状态对核级316LN不锈钢电化学腐蚀行为的影响

表征了打磨态和机械抛光态316LN不锈钢表面的粗糙度、表面残余应变和表面电子功函数的分布,并研究了打磨态和机械抛光态样品在硼酸盐溶液中电化学腐蚀行为的差异.与机械抛光态316LN不锈钢相比,打磨处理后样品表面较为粗糙,且表面的微观残余应变较大,近表面产生约50μm的加工硬化层.表面粗糙度和微观应变的增加引起打磨态表面电化学活性的增大,从而促进316LN不锈钢在硼酸盐溶液中腐蚀.机械抛光处理降低了表面钝化膜的载流子密度(供体和受体),并增大了钝化膜的阻抗,提高了钝化膜的致密性和保护性,能够有效抑制金属的进一步腐蚀.     

固溶处理对2205双相不锈钢组织与疲劳裂纹扩展规律的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、EDS能谱分析和力学性能测试等方法,研究了固溶处理对2205双相不锈钢显微组织与疲劳裂纹扩展规律的影响。结果表明：与原始热轧态相比,在950~1150℃范围固溶处理的试样的疲劳裂纹门槛值显著提高,稳态裂纹扩展速率均有所减小。在950℃固溶处理时,组织中析出少量的σ相,试样的稳态裂纹扩展速率显著降低;随着固溶温度的升高,组织中α相含量逐渐增加,σ相溶解,试样的稳态裂纹扩展速率的变化呈现为先增大后减小的趋势;当固溶温度达到1150℃时,组织中α相含量最高且两相组织明显粗化,试样的稳态裂纹扩展速率达到最小,呈现出最高的抗疲劳裂纹扩展能力。固溶处理引起σ相的析出与溶解、α相含量的增加及组织粗化是引起2205双相不锈钢试样疲劳裂纹扩展性能非单调变化的原因。     

添加金属粉末对粉末冶金316L不锈钢性能的影响

研究了分别添加20％（质量分数）铜粉、锡粉，铝粉对粉末冶金3161，不锈钢性能的影响。在烧结温度为1100℃、烧结气氛为分解氨的条件下，对烧结材料的硬度、密度和显微组织进行了检测和分析。结果表明：添加20％铝粉可显著提高不锈钢粉末的压制性，但铝粉会与不锈钢基体发生强烈的化学反应，生成Fe2Al，恶化材料的性能；添加20％锡粉可显著提高材料的硬度；添加20％铜粉对材料的硬度影响不大。添加大量低熔点金属粉末的液相烧结不能显著提高材料的密度。