Effect of Hydride and Hydrogen—Induced Martensite on Fracture Toughness of TiNi Alloy

TiNi形状记忆合金在充氢时形成的氢致马氏体和氢化物可使合金的KIC明显下降，相对损失高达96％，但其氢致马氏体对KIC相对损失的贡献仅约1．8％，而且不随氢浓度而改变．因此氢致KIC下降几乎全部归因于氢化物．氢化物引起的相对损失ΔKIC^TiNiH／KIC和氢化物的含量(质量分数，%)WTiNiH有关，即ΔKIC^TiNiH/KIC(％)=93(1-eWTiNiH/9.5)．当充氢电流i≥15mA／cm^2时，在氢化物处能产生微裂纹，但微裂纹不会使断裂韧性进一步下降．     

管线钢氢致附加应力与氢致门槛应力的相关性

X80钢在空气中拉伸至塑性变形大于1％后卸缸，充氢至饱再控拉，其屈服应力小于卸载前流变应力，其差值即氢引起的附加应力，它协助外应力促进变形，引起应力集中，进而导致低应力下的脆断（即氢脆），或在低的恒定外应力下就发生氢致滞后断裂，实验表明，氢致附加应力σad随氢浓度C0升高而线性升高，即σad=-14.1 3.89C0，动态充氢慢应变速率拉伸时断裂应力随氢浓度升高而线下降，即σF（H）＝675－6．1C0,恒载荷下氢致滞后断裂门槛应力随氢浓度对数升高而线性下降，即бF（H）＝675－6．1C0，恒载荷下氢致滞后断裂门槛应力随氢浓度对数升高而线性下降，即σHIC=669-124lnCo.     

TiAl的室温氢致滞后的断裂

ＴｉＡｌ镀Ｎｉ－Ｐ后避免阴极腐蚀。氢化物饱和的试样平面应力断裂韧性ＫＣ（Ｈ）比空气中的ＫＣ值低约２０％。含饱和氢化物试样动态充氢时能发生滞后断裂，这是原子氢引起的。氢致滞后断裂门槛值ＫＩＨ和ＫＣ（Ｈ）的比值约为０．７。     

Zr基块状非晶的氢损伤与氢致滞后断裂

研究了Zr41.2Ti13.8Ni10Cu12.5Be22.5块状非晶在充氢过程中氢致滞后断裂规律以及氢鼓泡的形核、长大及破裂过程.结果表明,当充氢电流i<20 mA/cm2时,不出现氢损伤(鼓泡及微裂纹),但在恒载荷条件下能发生氢致滞后断裂,其归一化门槛应力强度因子为KIH/KIC=0.63.当i>20 mA/cm2后,无载荷下充氢会产生氢损伤,恒载荷下发生滞后断裂时KIH/KIC从0.63降为0.26.氢鼓泡(直径约为30 nm)形核时的内压pi≈3.6 GPa.随氢的进入,鼓泡不断长大;内压增大至pC≈3.9 GPa时,鼓泡就会解理扩展变成裂纹;但扩展20-30 μm后,内压下降从而止裂.当一定量原子氢进入氢鼓泡后,它又能解理扩展,从而在鼓泡边缘局部解理断口上可以观察到止裂线.     

TiAl的室温氢致滞后断裂

TiAl镀Ni-P后可避免阴极腐蚀，氢化物饱和的试样平面应力断裂韧性Kc(H)比空与中的Kc值低约20％，含饱和氢化物试样动态充氢时能发生滞后断裂，这是原子氢引起的，氢致滞后断裂门槛值KIH和Kc(H)的比值约为0．7。     

单晶硅压痕裂纹的氢致滞后扩展

利用压痕裂纹恒载荷试样，研究了单晶硅在空气中应力腐蚀以及动态充氢时氢致滞后开裂的可能性；利用卸载的压痕裂纹试样研究了残余应力引起氢致滞后开裂的可能性．结果表明，单晶硅压痕裂纹恒载荷试样当KI=KIC时在空气中并不发生应力腐蚀．在H2SO4溶液中动态充氢，则能发生氢致滞后开裂，止裂时归一化门槛应力强度因子为KIH／KIC≈0.9、卸载压痕裂纹的残余应力在充氢过程中也能引起氢致滞后开裂，归一化门槛应力强度因子为KIH／KIC≈0．9．     

PZT陶瓷的氢致滞后断裂

ＰＺＴ压电陶瓷单边缺口恒载荷试样两面镀镍后在ＮａＯＨ溶液中动态充氢时能发生氢致滞后断裂．研究了氢致滞后断裂门槛应力强度因子和试样中可扩散氢浓度的定量关系．结果表明,氢致断裂归一化门槛应力场强度因子ＫＩＨ/ＫＩＣ(ＫＩＣ＝１．３４Ｍｐａ·ｍ１/２)随氢浓度对数的升高而线性下降,即ＫＩＨ/ＫＩＣ＝０．４－０．１５５ｌｎＣｏ．当Ｃｏ＝９．８４×１０－４%(对应充氢电流３００ｍＡ/ｃｍ２)时,ＫＩＨ＝０．０１ＫＩＣ．这表明,ＰＺＴ陶瓷具有极高的氢致开裂敏感性．     

Fe74.5Ni10Si3.5B9C2非晶带的氢致滞后断裂

Ｆ０７４．５Ｎｉ１０Ｓｉ３．５Ｂ９Ｃ２非晶带在恒载荷动态充氢时能发生氢致滞后断裂． 测量了不同充氢电流密度ｉ下的氢致滞后断裂归一化门槛应力σＨＩＣ／σＦ，以及进入试样的氢浓度Ｃ０．结果表明． 当Ｃ０≤６７．４ × １０－４％时．σＨＩＣ／σＦ随ｌｎＣ０上升成线性下降．即σＨＩＣ／σＦ＝１．５９－０．３５　Ｉｎ　Ｃ０：当Ｃ０＞６７．４×１０－４％后，σＨＩＣ／σＦ＝≤０．１，由于实验精度的限制无法测出真实的σＨＩＣ／σＦ值．     

Ti3Al金属间化全物氢致解理断裂及其机理

Ｔｉ－２４Ａｌ－１１Ｎｂ合金在室温下恒载荷动态充氢以及交变载荷动态充氢时，氢通过促进裂纹在滑移面上的解一，促进了裂纹扩散，不连续的氢致解理裂纹优先在α２相形核，α２／β相界面是裂纹扩展的有效障碍，氢通过促进裂尖位错的发射、解理微裂无位错区（ＤＦＺ）的形核以及解理裂纹，导致氢致解理断裂。     

NiTi形状记忆合金的氢致表面损伤

研究了近等原子比NiTi形状记忆合金在阴极充氢后时效过程中表面的相变与破坏,认为时效裂纹的产生与奥氏体不锈钢类似,为氢释放和氢致马氏体分解导致表面收缩产生较大张应力所致,时效过程中裂纹扩展持续时间超过5天。氢致马氏体微观形貌与应力诱发马氏体相似,二者形貌上不可区分。氢化物与基体的界面和氢致马氏体与奥氏体相界面在时效过程中可能成为裂纹源。     

瓦楞辊辊齿开裂原因分析与工艺改进

采用直读光谱仪、显微硬度机、光学显微镜、氮氢氧联合测定仪、扫描电子显微镜等分析手段,对开裂瓦楞辊辊齿的开裂原因进行了分析,结果表明,瓦楞辊辊齿为氢致延迟开裂。基体较高的氢含量、较高的碳含量和回火马氏体组织均使氢致裂纹扩展行为升高,在磨削应力、镀层应力以及磨削热应力的共同作用下瓦楞辊辊齿表面产生了开裂。本文还深入分析和讨论了磨削裂纹和氢脆开裂之间的关系,认为磨削裂纹的本质符合氢脆开裂机理。     

稳定奥氏体合金(Ni29Co18余Fe)在含Cl~-水溶液中应力腐蚀开裂特性

本文研究了稳定奥氏体合金(4J29)在中性3.5%NaCl 水溶液中的应力腐蚀特征曲线、起裂方式以及扩展特征;研究了此合金在动态充氢条件下的氢致延滞断裂特性。通过对比分析以及管型试样应力腐蚀结果,提出了此合金在含 Cl~-水溶液中的应力腐蚀是以氢致开裂为主的观点。本文通过对比实验还研究了整体介质中 H~+浓度以及 Cl~-浓度对4J29合金应力腐蚀的影响.     

车轮钢中的白点及其断口形貌研究

研究了车轮钢中白点的形成过程,制备了白点（氢压裂纹）的真实断口,并与含白点试样的各种断口进行了对比．结果表明,先形成氢鼓泡,然后从鼓泡壁产生微裂纹,它们互相连接形成白点．白点断口和含白点试样的断口概念不同,前者为准解理,与氢致滞后开裂断口相同;后者则依赖断裂方式和试样厚度．钢中白点除了产生二次裂纹外,对各种断口形貌均无影响．车轮钢的滞后断裂由原子氢引起,与白点无关．     

微量氢对电子束焊接TA15钛合金疲劳寿命的影响

对TA15钛合金电子束焊接试样进行充氢,研究了充氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对TA15疲劳寿命影响进行考察。显微组织研究表明:充氢量低于0.105%(质量分数)时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物。疲劳试验结果表明:随充氢量的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了TA15合金的韧性,固溶氢增加了疲劳裂纹的扩展速率,且氢通过影响裂纹尖端的性能加速疲劳裂纹扩展。焊缝区马氏体束呈团状结晶,且以团为单位统一变形,导致断口上呈团簇形态;且氢对马氏体团疲劳扩展中的行为有一定影响。     

Effects of hydrogen on the fracture toughness of a X70 pipeline steel

Effects of hydrogen on the fracture toughness of a X70 pipeline steel were investigated in the cases of hydrogen pre-charging and dynamic hydrogen charging in 0.5 mol/L H₂SO₄ solution under slow strain rate tensile testing. Under the hydrogen pre-charging, the fracture toughness decreased in a linear relationship with the hydrogen concentration as the hydrogen concentration was more than 1 ppm in weight. The fracture surfaces were characteristic of dimples. Under the dynamic hydrogen charging, the fracture toughness for hydrogen-induced cracking decreased linearly with logarithm of the hydrogen concentration without stress. The hydrogen-induced fracture had the appearance of cleavage facets.     

梯形波周期加载下超高强度钢的氢致断裂

钢的氢脆研究,目前大部分都采用拉伸、持久和断裂韧性测试等方法。这些方法,对于促进氢脆机理的研究和工程应用都起了重要的作用。但在工程上,大部分动部件所受载荷都是交变的,而不是受静载拉伸。所以,也有人认为用低周疲劳来评价氢脆敏感性要比慢拉伸和静持久更为切合实际。我们选择了最简单的交变方式,即梯形波加载代替纯持久加载,以探讨疲劳因子对氢致滞后破坏的影响。     

Investigation on hydrogen-induced cracking susceptibility of HG980D steel with yield strength 900 Mpa

In this paper, the microstructure and hardness of HG980D heat-affected zone ( HAZ) at different cooling rate t8/3 were studied, the implant critical fracture stress under three diffusible hydrogen conditions were measured, and the hydrogeninduced cracking (HIC) fructograph of steel HG980D were analyzed. The experimental results show that martensite exists in HAZ of HG980 D till t8/3 ≥ 150 s, the harden quenching tendency of HG980 D is greater; The implant critical fracture stress is related to diffusible hydrogen content significantly, at low hydrogen level, high restraint stress is needed to nucleate HIC, the fructograph is mainly microvoid coalescence, but at high hydrogen level, only small restraint stress can cause HIC occurrence, the fructograph is mainly quasicleavage. It is very important to choose ultra-low hydrogen welding consumable to weld steel HG980D to prevent hydrogen-induced cracking.