核级低合金钢高温水腐蚀疲劳机制及环境疲劳设计模型

通过模拟核电高温高压循环水腐蚀疲劳实验,研究了核级低合金钢环境疲劳损伤规律与控制机理,构建了一个植入环境效应的疲劳设计模型,给出了便于工程应用的环境疲劳设计曲线,并建立了核电站实际构件的环境疲劳安全评估流程,给出了尝试实施例.     

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。     

核电站用钢的高温高压水腐蚀疲劳研究进展

综述了轻水堆核电站设备用钢在高温高压水环境下腐蚀疲劳的主要影响因素,包括温度、溶解氧含量、钢中硫含量、材料取向、应变速率、应变幅值等,比较了高温高压水中钢的环境疲劳开裂的二个主要机理：膜破裂/滑移溶解机理和氢致开裂机理,以及将环境因素植入疲劳设计曲线的两个主要模型：统计模型和疲劳寿命校正因子模型.并在此基础上对核电高温高压水腐蚀疲劳研究方向做了展望.      

渗铝复合激光冲击对321不锈钢腐蚀疲劳性能的影响EI北大核心CSCD

针对聚焦型太阳能热发电换热管材料在熔融铝硅环境中易发生腐蚀疲劳失效的问题,采用粉末包埋渗铝和激光冲击对AISI 321不锈钢进行表面改性,研究其熔融铝硅环境下腐蚀疲劳性能。结果表明,渗铝钢表面形成以FeAl金属间化合物为主的渗层,尽管能够有效地隔离基体和腐蚀介质,但是作为疲劳裂纹的形核源,会导致腐蚀疲劳寿命降低40%;经不同功率密度的激光冲击强化处理后,渗铝钢表面硬度显著提高,延缓了疲劳裂纹萌生,提升了耐蚀性,降低了腐蚀损伤的影响,疲劳损伤占据主导地位,使得渗铝钢腐蚀疲劳寿命提高100%~200%。     

反应堆冷却剂环境对690合金传热管疲劳性能影响研究

针对核电站蒸汽发生器690合金传热管,通过在室温空气、高温空气以及模拟压水堆高温高压水环境下的疲劳性能测试,研究了环境介质对690合金传热管疲劳寿命的影响,并考察了溶解氧和应变速率等的影响规律,探讨了高温高压水环境下690合金传热管的腐蚀疲劳机理。结果表明,690合金传热管具有足够的疲劳设计安全裕度,且压水堆冷却剂环境对690合金传热管的疲劳寿命影响不明显;溶解氧和应变速率对690合金传热管的腐蚀疲劳寿命的影响也不敏感。推测690合金传热管在高温高压水中的腐蚀疲劳过程主要由膜破裂滑移/溶解机制控制。     

QT400-18U铸造风力机轮毂疲劳分析

基于兆瓦级风力机轮毂有限元分析模型,对球墨铸铁QT400-18U铸造件风力机轮毂进行了疲劳损伤研究.利用风力机大型设计软件BLADE计算得到轮毂疲劳单位载荷及疲劳载荷谱;采用MSC.Marc/Mentat软件分析了风力发电机轮毂的疲劳应力;提出将修正的雨流计数法处理载荷谱与Palmgren-Miner线性累积损伤理论相结合的轮毂疲劳损伤计算的新方法,并依据德国劳埃德船级社规范,对轮毂S-N曲线进行了修正.结果表明,提出的方法可靠实用,基于有限元法疲劳分析可找到轮毂累积疲劳损伤最大点且为兆瓦级风机轮毂的合理设计与性能强化提供了科学依据,为轮毂的优化设计提供参考.     

动态应变时效对核电材料环境致裂影响的研究现状与进展

综述了核级碳钢、低合金钢、不锈钢发生动态应变时效(DSA)的反常特征、影响因素及机制,讨论了DSA与高温高压水环境因素的交互作用对核电材料环境致裂的可能影响。指出了当前研究中存在的问题及进一步的研究方向。     

核电结构材料腐蚀疲劳裂纹扩展行为研究现状与进展

综述了核电结构材料腐蚀疲劳裂纹扩展的研究现状及环境、力学、材料等因素的影响规律,讨论了高温高压水环境中考虑环境效应的疲劳裂纹扩展模型,提出了当前核电结构材料高温高压水腐蚀疲劳裂纹扩展机制及模型研究面临的主要问题及未来可能的研究方向。     

海水环境中不锈钢腐蚀疲劳裂纹研究进展

在全世界范围内,化石能源和燃气资源的开采证逐渐转向深井、深海。深海环境复杂,而且相关装备、器具在海水中的服役行为也知之甚少,这都对海洋探索带来了一定的困难。海水中富含Cl-,导致金属材料在海水中容易产生局部腐蚀,其中腐蚀疲劳的潜在的危害性最大。在海洋开发工程中,很多场合对材料的性能要求比较苛刻,碳钢、合金钢和普通不锈钢无法满足其使用要求,要借助其他防护手段才能满足实际所需,于是大大增加了使用成本,维护起来也相当麻烦,井下应用受到极大的限制甚至根本无法使用。高合金不锈钢及耐蚀合金(Corrosion Resistance Alloy,CRA)由于具有优异的综合性能特别是较高的抗环境敏感开裂能力,在酸性油气、海洋、高温高压(high-temperature high-pressure,HTHP)等领域仍应用的性价比很高。本文从腐蚀疲劳影响因素的角度重点分析不锈钢腐蚀疲劳断裂的研究现状。主要集中讨论了腐蚀介质、载荷、温度、合金成分、微观结构以及加工方法对疲劳腐蚀的影响,并得到一些规律和结论。     

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.     

金属材料大气环境静态腐蚀老化的疲劳特性

对ＬＣ４ＣＳＡｌ合金和３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢的疲劳件在大气环境预腐蚀其疲劳寿命性能。检验了疲劳寿命的分布特性。分析了材料在大气环境预腐蚀后疲劳寿命分布的数字特征,寿命分散系数,疲劳Ｓ－Ｎ曲线等的变化。以及冷挤压强化 疲劳增寿效应与大气环境腐蚀日历时间的关系。     

Progress Toward an Integration of Process–Structure–Property–Performance Models for “Three-Dimensional (3-D) Printing” of Titanium Alloys

Electron beam direct manufacturing, synonymously known as electron beam additive manufacturing, along with other additive “3-D printing” manufacturing processes, are receiving widespread attention as a means of producing net-shape (or near-net-shape) components, owing to potential manufacturing benefits. Yet, materials scientists know that differences in manufacturing processes often significantly influence the microstructure of even widely accepted materials and, thus, impact the properties and performance of a material in service. It is important to accelerate the understanding of the processing–structure–property relationship of materials being produced via these novel approaches in a framework that considers the performance in a statistically rigorous way. This article describes the development of a process model, the assessment of key microstructural features to be incorporated into a microstructure simulation model, a novel approach to extract a constitutive equation to predict tensile properties in Ti-6Al-4V (Ti-64), and a probabilistic approach to measure the fidelity of the property model against real data. This integrated approach will provide designers a tool to vary process parameters and understand the influence on performance, enabling design and optimization for these highly visible manufacturing approaches.     

高温蠕变与断裂评价的若干关键问题

简要介绍了现代高温装置的发展现状, 认为高温装置的安全保障是后工业文明时代无法回避的问题. 为了实现重大高温装备的设计制造和安全运行, 高温下材料的寿命预测与结构失效评价是其中关键. 针对基于Arrhenius方程的寿命外推方法存在的问题, 提出要致力研究高温材料蠕变老化过程的物理化学动力学机理; 针对实际结构引入的复杂应力状态,提出应构建拘束下的高温断裂理论; 针对复杂载荷和环境的影响, 应建立多损伤机制下的材料--结构一体化的统一失效评价方法.     

钛合金在汽车零件上的应用现状及研发趋势

随着对低油耗高性能汽车的日益需求，钛合金愈来愈受到汽车工业的重视。降低钛合金的原料成本及加工成本成为当今车用钛合金的研究主题，同时利用钛合金的性能优势来提升汽车产品的性能以及延长使用寿命也正受到汽车界的关注。本文以钛合金的研究现状为背景，结合车用零件的服役条件，对钛合金在汽车零件上的应用优势及存在问题进行了评述，并对今后车用钛合金的研发趋势进行了展望。     

Research Progress on Failure Analysis and Life Assessment of Key Components in Hydraulic SupportsEI北大核心CSCD

煤矿综采液压支架是控制采煤工作面矿山压力的大型核心装备,是现代采煤作业安全防护、作业空间扩大和采煤效率提高的关键,主要由液压件(立柱、千斤顶)、承载结构件(顶梁、掩护梁和底座等)、推移装置、控制系统和其他辅助装置组成,往往在极其恶劣复杂的矿井环境中服役,局部容易发生变形损伤、疲劳和腐蚀。对其关键部件进行失效分析及剩余寿命评估,是推动整机再制造和促进绿色循环经济发展的基本前提条件。对顶梁、底座、连杆、立柱等关键部件的失效形式及原因进行综述与分析,指出结构件的失效原因分析需要受到更多关注。总结支架寿命评估的研究现状,指出目前的研究集中在设计阶段的强度校核和寿命预估上,而关于服役了一段时间的支架的剩余寿命研究仍是空白。最后提出基于断裂力学利用有限元模拟进行剩余寿命评估的发展趋势。     

绿色再制造工程设计基础及其关键技术

绿色再制造工程是一个迅速发展中的新兴学科。再制造工程设计基础和再制造工程技术是该学科的主要组成部分。讨论了再制造工程设计基础中的产品再制造性评价、失效机理。寿命预测,再制造过程模拟与仿真,以及先进表面技术、再制造毛坯快速成形技术、纳米涂层及纳米减摩自复技术、修复热处理、应包快速修复技术、过时产品性能升级技术等再制造工程关键技术的研究内容。     

On the importance of execution for obtaining the designed durability of reinforced concrete structures

The design and execution of reinforced concrete structures shall together with planned maintenance lead to the intended level of safety and serviceability during the entire service life of the structure. The possible impact of execution on the performance of the finished concrete structure is not always recognized; e.g., is pre‐testing of alternative mixes often undertaken at laboratory conditions. Mix design should include an assessment of the stability and property development of the concrete at the anticipated execution conditions as well as an evaluation of the robustness of the concrete to natural variations in mix composition and execution. Through selected examples the paper addresses the importance of execution for obtaining the designed performance and durability of reinforced concrete structures.     

热锻模材料变物性参数对模具应力影响的模拟分析

分析了影响热锻模热负荷与危险点处热应力的因素。应用DEFORM-2D有限元软件分别模拟了同样的模具材料采用不同的工艺参数以及同样的工艺参数采用不同的模具材料时,热锻模材料变物性参数对模具应力的影响。分析了模拟结论不一致的原因,找到了使模拟结论一致的条件,并发现了锻模材料的4个变物性参数对模具应力影响的规律,得到了对模具选材、提高模具寿命具有指导意义的结论。     

中子无损表征技术及其在失效分析中的应用

材料或部件在加工及服役过程中产生的残余应力、缺陷、织构和纳米析出相,成为影响服役性能及使用安全的重要因素。由于中子具有对特定材料深穿透性强、对较轻元素及同位素敏感的特性,使其成为无损表征的重要手段。通过列举中子散射及中子成像技术在材料及部件内部的残余应力、织构、纳米析出相和缺陷的典型应用示例,证明中子无损表征技术在材料失效分析中具有独特的优势,是改善加工工艺及延长服役寿命的重要支撑手段。     

镍基单晶高温合金的研发进展EI北大核心CSCD

单晶高温合金是先进航空发动机、燃气轮机的核心热端材料,单晶叶片要求高、制造工艺复杂、容错空间小,在高温、复杂应力、氧化和热腐蚀等苛刻环境下工作。本文概述了近几年镍基单晶高温合金在合金研制、组织性能演化和表征、近服役环境下力学行为评价以及叶片制造工艺等方面的研发进展,并简单介绍了难熔高熵合金等“下一代”新型高温结构材料的研发情况。