锆合金的低周疲劳行为及其机理

锆合金的低周疲劳寿命遵循Coffin-Manson关系NβfΔεp=C1 .冶金状态、试验条件等皆影响锆合金的低周疲劳寿命.疲劳裂纹易在塑性应变不协调的区域形核,其扩展速率可用Paris公式表示为dα/dN=C2(ΔK)n .循环变形中的流变应力可分为摩擦应力和背应力.锆合金在循环变形中所呈现出的循环硬化、软化以及循环饱和状态主要取决于试验温度和应变幅,其作用机制各不相同.位错线、位错条带、胞结构和迷宫结构是锆合金低周疲劳典型的位错组态.     

Zr-4合金低周疲劳特性研究

研究了再结晶态Zr-4合金板材在室温和400 ℃下的低周疲劳特性.Zr-4合金在室温下的循环变形行为与应变幅有关,当应变幅小于0.8%时,表现为循环软化;应变幅大于0.8%时,表现为循环硬化.在400 ℃下均表现为循环硬化.合金在室温和400 ℃下,均遵循Coffin-Manson关系.在低应变幅下,室温的低周疲劳性能明显优于400 ℃下的低周疲劳性能,随着应变幅的增加,两者寿命趋于接近.用扫描电子显微镜观察分析了合金在室温和400 ℃下的疲劳断口特征.     

新锆合金低周疲劳特性研究

采用薄壁管材试样,对f9.50.57mm规格的2种新型锆合金管材进行了5个应变水平下的低周疲劳实验,且对其中的两个应变水平做了统计分析。对实验数据处理后,得到了管材的Det-N关系曲线和疲劳拟合曲线方程。并对管材在不同应变水平的低周疲劳断口做了金相和SEM分析,讨论了新型锆合金薄壁管材的低周疲劳断裂机理。     

N18合金薄壁管高温应变循环与疲劳行为研究

应用新型自研夹具对N18合金薄壁短管进行400℃下的单轴拉伸和等幅低周应变疲劳试验。试验结果表明：N18短管高温循环应力应变滞回线有良好对称性；等幅循环下短管试样在较低应变幅下表现出循环硬化特性，而在较高应变幅下表现出循环软化；在多级应变循环加载下短管试样应力幅在循环中均保持稳定，循环本构关系不受多级应变循环工况差异的影响；材料循环特性不符合Manson律。获得了用于N18合金在400℃高温下的几个寿命估算式。     

新锆合金疲劳性能研究

研究了两种新锆合金Zr-1Sn-0.3Nb-0.3Fe-0.1Cr(1#合金) 、 Zr-1Sn-1Nb-0.4Fe(2#合金)的疲劳特性.结果表明,2#合金的低周疲劳性能优于1#合金的低周疲劳性能.     

锆合金薄壁细管的单调拉伸与低周疲劳试验研究

利用自行研制的高温夹具完成了Zr-1Nb合金和Zr-4合金薄壁短管试样不同温度下的单调拉伸和375℃下的等幅低周疲劳试验,获得了两种锆合金的单调和循环本构关系及Manson-Coffin寿命估算模型。研究结果表明：Zr-1Nb合金和Zr-4合金的弹性模量、屈服强度、抗拉强度以及应变硬化程度明显下降。随着温度的升高,温度对Zr-4合金的应变硬化程度的影响逐渐减弱;应变速率对Zr-4合金的拉伸性能的影响微弱。在等幅应变循环过程中,Zr-4合金表现为循环硬化,应变幅越低,硬化现象越明显;Zr-1Nb在较低应变幅下表现为循环硬化特性,而在较高应变幅下表现为循环软化。相对于单调拉伸行为,Zr-4合金在不同温度下的循环行为均表现出明显的强化特性。     

织构对Zr-4合金循环变形行为的影响

研究了织构对Zr-4合金循环变形行为的影响及其作用机制。结果表明，(1)合金的低周疲劳寿命遵循Coffin—Manson关系N^(β)f△εpC。在给定△εp时，轧向的寿命比横向的长。随△εp的降低，两个方向的疲劳寿命差别增大；(2)在低应变幅，合金表现为循环软化直至疲劳破坏在高应变幅，循环变形的初期表现为循环硬化，随后是循环软化直至疲劳破坏在应变幅恒定时，随着循环次数的增加，晶粒发生转动，使晶粒有更高的Schmid因子；(3)半寿命时的σs随εp的变化遵循乘幂关系σs=K^sε(^n^s),σid随σp的变化则遵循对数关系σid=K^blnεp Cb；(4)轧向和横向之间循环变形行为的差别是由于织构效应的缘故。     

锆-4合金低周疲劳裂纹扩展图像特征分析

对锆-4合金低周疲劳裂纹扩展过程分形特征和熵特征进行了初步的研究.通过分析锆-4合金低周疲劳裂纹扩展方向上分形维数和熵变化趋势,发现在裂纹扩展期,锆-4合金断口的分形维数和熵的变化有明显的分段性,并且4个方向的分段区间不相同.沿裂纹扩展方向,锆-4合金断口低频近似信号、垂直高频信号的复杂度逐渐降低,而水平高频信号、对角高频信号则在扩展期中期最复杂.     

1Cr18Ni9Ti不锈钢低周疲劳随动硬化实验研究

为了研究单调加载对1Cr18Ni9Ti不锈钢材料后继循环塑性硬化和流动特性的影响,对该材料进行了带平均应变的低周疲劳实验研究.对不同应变幅值的对称应变及非对称的应变循环进行了屈服面半径和背应力演化分析,揭示了材料的随动硬化和各向同性硬化演化对应变幅值和平均应变的依赖性.实验结果为建立循环加载和单调加载耦合的复杂加载条件下的本构模型提供了实验基础.     

水冷动力堆用锆合金的疲劳

锆合金是水冷动力堆核燃料元件的包壳材料和堆芯的其它结构材料，在反应堆运行时，堆功率的波动和水冷却介质的流动使燃料组件及其它构件发生循环变形，在极端情况下出现破损。本文概述了堆内锆合金包壳循环变形的特点，并综述了锆合金的循环变形行为，循环变形下的组织结构演化，疲劳裂纹的扩展以及影响疲劳寿命的因素，在此基础上，针对高性能燃料元件的发展趋势，指出了有待进一步研究解决的问题。     

考虑温度效应的钛合金钢低周疲劳行为研究

完成了在室温与３５０℃高温下国产新材料Ｔ４２ＮＧ和Ｔ２２５ＮＧ钛合金钢的拉伸与低周疲劳系列试验研究,获得了四个单调Ｒ－Ｏ本构模型和四个Ｍ－Ｃ寿命估算模型。以这些模型为基础,系统地研究了材料的循环强化与软化规律,研究了温度系数λσ、λ△σ和λＮｆ对材料静强度、循环强度和低周疲劳规律的影响效应。根据温度对寿命的影响系数λＮｆ与应变幅△ε／２呈线性规律这一重要发现,提出考虑了温度效应、用于高温低周疲劳寿     

Zr-Sn-Nb薄片合金高温低周疲劳行为

采用Zr-Sn-Nb合金薄片漏斗试样,完成了室温和500℃高温下的低周疲劳试验,提出基于漏斗根部节点轴向应变的疲劳损伤等效假设。根据有限元分析,建立了Zr-Sn-Nb合金室温和高温下薄片漏斗试样测试应变到漏斗根部轴向应变的转换模型。结合低周疲劳试验结果,建立了在室温和500℃高温条件下用于估算Zr-Sn-Nb合金疲劳寿命的Manson-Conffin模型。结果表明:Zr-Sn-Nb合金具有循环稳定性;高温严重影响了Zr-Sn-Nb合金低应变幅下的疲劳寿命,随着应变幅的增加,温度影响趋弱。     

φ14×2.0 Ti-Al-Zr钛合金管材的高温低周疲劳性能研究

采取径向应变控制法,用MTS对φ14×2.0的Ti-Al-Zr钛合金管材在350℃下进行了不同应变量的高温低周疲劳性能试验。将试验数据按Coffin-Manson公式拟合成疲劳曲线方程,并对%0.1=Dte和1.5%下的试验数据按双参数Weibull分布函数进行了统计处理。对各样品的高温低周疲劳断口作了SEM分析和断口附近的组织进行了金相分析后得出了该种钛合金管材的高温低周疲劳机理。     

1Cr_(18)Nl_9Ti钢的低周疲劳特性研究

通过对:Cr_(18)Ni_9Ti钢的低周疲劳循环试验,进行了试验结果的回归分析研究,给出了轴向总应变与循环寿命,以及总应变与循环至发生工程裂纹寿命的关系。     

热轧温度对N18新锆合金板材织构的影响

研究了N18新锆合金在α／(α β)相变点附近不同热轧温度对板材织构的影响：结果表明,N18合金板材经热轧、冷轧及再结晶退火加工后．fn和fr增加,ft减小。热轧温度对织构的影响较小。热轧温度高于780℃的几块板材的织构基本一致;与热轧温度为750℃的板材相比,fn减小,ft略有增加。温度高于780℃。N18合金中出现β相,并且β相含量随温度升高而增加,750℃时热轧N18合金的形变遵循α相(hcp)的形变机制;780℃至820℃热轧,合金的织构仍由α相的变形所控制．除了锥面滑移和柱面滑移开外,还伴随高温形变机制,晶界分布的β相对晶界滑动机制有促进作用。     

核电厂主管道材料低周疲劳寿命预测方法评价

采用总应变控制方法,对压水堆核电厂主管道国产材料Z3CN20.09M进行了室温与350℃温度下的低周疲劳试验研究,获得了材料的疲劳寿命演化规律。采用Manson-Coffin方程、单拉估算模型、拉伸滞后能寿命模型和三参数幂函数公式对该材料的低周疲劳数据进行了拟合。通过寿命预测结果比较发现,除单拉估算模型外,其他几种模型对350℃高温下疲劳寿命的预测结果分散性明显高于室温疲劳。在众多模型之中,单拉估算模型拟合效果较差且预测寿命偏于非保守,而室温下拉伸滞后能法预测精度相对较高,350℃下则采用三参数幂函数法获得的预测效果更好。