超超临界火电机组用T23钢的高温蠕变断裂行为

 通过研究和分析超超临界火电机组用T23钢持久试样的断口形貌及其在600℃高温蠕变过程中的组织演变,探讨了不同应力水平下T23钢的蠕变断裂机制。研究结果表明,T23钢在高应力条件下的蠕变断裂机制类似于常温下典型的韧性断裂,蠕变空洞主要形核于晶内的夹杂物处;而在低应力条件下的蠕变断裂机制表现为脆性沿晶断裂,蠕变空洞则主要形核于晶界第二相处。     

Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金的蠕变行为

研究Mg-9Gd-3Y-0.3Zr合金在不同温度(200~300℃)和应力(30~110MPa)条件下的蠕变行为,利用金相显微镜、透射电镜等分析蠕变过程中合金组织的演变。结果表明:温度较低时(200~250℃),蠕变曲线分为瞬时和稳态蠕变两部分,利用Arrhenius公式计算出合金的平均应力指数n=2,由此判断蠕变机制是晶界滑移机制,平均蠕变激活能Q=85.6kJ/mol;当温度为300℃时,合金经过短暂的瞬时蠕变和稳态蠕变阶段后,很快进入断裂阶段。n=4.2,蠕变机制为位错攀移机制,Q=145.5 kJ/mol。在温度较低时,稀土元素所形成的析出相β￠相阻碍位错的运动,从而提高合金的抗蠕变能力;随蠕变温度升高,析出相转变为β相,在晶界处聚集长大,使晶界处易产生应力集中,促使孔洞的形成,导致合金发生蠕变断裂。     

P92钢的蠕变损伤容许量系数及蠕变断裂机理

利用P92钢在595、610、640、670℃的高应力试验条件下的蠕变试验数据,得出其Norton应力指数,依据Norton应力指数的大小判定其蠕变机理为位错蠕变。同时结合1种新的蠕变变形及断裂模型,引入将蠕变损伤看作1个内在的阶段变量的蠕变损伤容许量系数,根据蠕变损伤容许量λ=2.94,判断其蠕变变形和断裂是位错运动控制的。微观组织的观察也表明,蠕变后的试样中位错密度大大降低,高密度位错是P92钢持久强度高的原因,伴随着位错密度的下降,P92钢持久强度降低直至断裂。     

GH3535高温合金的蠕变断裂机理和寿命预测

钍基熔盐堆中构件与高温熔融的氟化盐、核燃料及其裂变产物直接接触,这导致材料要同时处于高温、受力、强中子辐照和强熔盐腐蚀等交互作用的多重极端环境中。GH3535合金作为熔盐堆构件的候选材料之一,其力学性能的研究对熔盐堆的设计和安全性评估具有重要意义。以GH3535高温合金为研究对象,开展了650、700、750、800℃不同应力条件下的蠕变试验,采用SEM、EDS、EPMA等表征方法分析了合金微观组织与蠕变断裂机理。结果表明,GH3535合金在650℃时,其断裂方式为沿晶断裂,随着温度的升高,该合金的断裂方式由沿晶断裂转变为韧性断裂。GH3535合金一次析出相富含Mo、Si和C元素,其既存在于晶界又存在于晶内,蠕变过程中有二次析出相在晶界处析出。蠕变裂纹起源于晶界交汇处,裂纹处存在C元素富集。利用蠕变试验数据,建立了GH3535合金的Norton蠕变模型,获得了同一温度下的蠕变速率与应力关系式,得到了GH3535合金的蠕变极限。在此基础上,建立了基于时间温度参数法的Larson-Miller(LM)模型和基于蠕变曲线的修正θ参数模型。相比于LM模型,修正θ参数法可以充分利用蠕变曲线信息,...     

一种11%Cr马氏体耐热钢的组织和105h持久强度

研究了一种11Cr-6Co-2W-1Mo马氏体耐热试验钢的组织结构和蠕变性能。结果显示，该耐热钢微观组织为回火马氏体和少量分布在原奥氏体边界的δ-铁素体，析出相主要为M₂₃C₆、MX。基于不同温度与应力下短时蠕变测试结果，利用Larson-Miller参数法和新蠕变模型与Monkman-Grant关系式相结合的方法，预测得到该耐热钢于650℃下服役10⁵ h的持久强度分别为69和18 MPa;后者预测得到的持久强度更低，这是因为基于该模型得到的试验钢的应力指数，在低应力比区间的试验值远低于其高应力比区间的试验值。蠕变测试后试样微观组织和析出相的定量分析结果显示：不同应力比区间，钢中马氏体板条和析出相尺寸在高应力比区间随测试应力降低而粗化的速率明显低于其在低应力比区间的速率，表明这些组织结构演变特征是导致试验钢的应力指数在低应力比区间远低于其在高应力比区间的原因。     

新型马氏体耐热钢G115的高温组织演变研究

G115是钢研院与宝钢联合开发的应用于600～650℃的超超临界锅炉用管.将G115热挤压管在625℃、130 MPa应力条件下进行蠕变试验,并在蠕变的不同阶段分别取样进行微观组织观察.蠕变曲线表明,G115钢在该试验条件下进入稳态蠕变阶段后有较长时间稳态蠕变速率持续增加但并不发生断裂;扫描组织分析表明,随着蠕变试验的进行,组织中的马氏体板条未发生明显的退化,马氏体板条宽度增加;透射组织观察表明,随着蠕变的进行,M23C6和Laves相析出物增多长大,但尺寸长大并不明显,析出物主要在晶界处和马氏体板条处聚集对晶界进行强化.     

温度对GH4169合金蠕变行为及机制的影响

在研究了温度对镍基高温合金GH4169蠕变行为及机制的影响基础之上,分析了其断口形貌和蠕变断裂机理。实验结果表明,随着蠕变温度的升高,GH4169合金的稳态蠕变速率逐渐升高,蠕变寿命显著降低,即该合金有极强的温度敏感性。蠕变过程中,γ″相长大聚集,并向δ相转变,随着蠕变温度的升高,γ″相向δ相转变速度加快,晶内的γ″相数量减少,δ相所占体积增加,尺寸增大,次生裂纹数量减少,尺寸减小。当蠕变温度为650 ℃时,断口中存在较多亮白色撕裂棱,韧窝尺寸大小不一,有少量析出物和碳化物;当温度提高到670 ℃时,韧窝尺寸减小,以浅韧窝为主,且出现解理面;当温度提高到690 ℃时,只存在少量韧窝,且δ相的数量显著增多,出现解理台阶,断裂方式为解理断裂或准解理断裂。      

9CrMoWV耐热钢的高温持久蠕变性能及组织行为研究分析

为了表征9CrMoWV耐热钢在实际应用中的力学行为,对9CrMoWV钢在不同温度和应力条件下进行持久试验,并对持久试样进行OM、SEM、TEM观察,分析不同温度、应力和持久试验时间对9CrMoWV钢显微组织和宏观、微观断口的影响,同时统计Laves相的尺寸变化及其他第二相分布情况。结果表明,随着试验时间和温度的增加,断口韧窝尺寸增大,板条状马氏体回复程度增大,Laves相的尺寸变化明显,分布于晶界的M₂₃C₆与Laves相均发生不同程度聚集粗化,这是高温低应力区试样断裂的原因之一。     

基体钢65Cr4W3Mo2VNb的断口形貌分析

本文试图通过断口宏观和微观分析,联系65Nb钢冲击、扭转、压缩、弯曲、断裂韧性等性能的对应关系,探讨65Nb钢的断裂机制。试验结果表明65Nb钢经淬火回火后的微观断口是准解理型,且具有某些不同于结构钢的特点。发现同类型准解理断裂撕裂棱的形状、尺寸、分布的差异标志着材料强韧性的差别。准解理断裂机制最本质的是微裂纹连结前基体的微区塑性变形能力。不同应力状态导致不同的断裂机制。     

P92钢的蠕变行为研究

在不同温度和压力条件下完成P92钢的蠕变及持久试验,采用SEM、TEM研究P92钢的强化机制及退化机制。持久试验外推强度同欧洲蠕变委员会公布的数据基本相同。Norton应力指数数值表明,高应力阶段的蠕变机制为位错蠕变。组织观察结果表明:P92钢的主要强化机制为位错强化及弥散强化,淬火得到的马氏体内部有高密度的位错,板条间的碳化物M23C6及弥散分布碳氮化物MX是P92钢热强性高的原因。随着位错密度的降低及析出相的粗化,P92钢的高温耐热性也降低。     

基于应力三轴度的TA18钛合金损伤失效研究

对TA18钛合金材料设计不同缺口尺寸的拉伸试样,进行不同应力状态下的室温拉伸试验及断口形貌观察,通过试验和数值计算结合的方法研究TA18钛合金的韧性断裂特性,分析了应力状态对微观断裂机制的影响规律.利用Bridgman正向计算法修正颈缩失稳后的应力数据,建立了TA18钛合金的Johnson-Cook(J-C)本构模型,计算了拉伸试样的平均应力三轴度和断裂应变,回归确定了TA18钛合金损伤失效模型.结果 表明:不同应力状态下的TA18钛合金断裂应变各不相同,断裂应变随着应力三轴度的增大而减小,断口韧窝尺寸与应力三轴度呈正相关关系,所建立的损伤失效模型能够描述该材料的断裂特性.     

温度和应力对Ti-47.5Al-6(Cr,Nb,W,Si,B)%合金蠕变性能的影响

研究了Ti-47.5Al-6(Cr,Nb,W,Si,B)%合金在不同试验温度和试验应力下的蠕变性能,并分析了不同试验条件下的蠕变机制.试验结果表明,该合金在760℃,100～150MPa具有良好的蠕变性能,在200MPa,700～800℃温度范围内蠕变激活能为U≈299kJ·mol-1,蠕变机制受原子扩散过程控制.在760℃和100～200MPa应力范围内,蠕变应力指数n从2.1变到4.2,故蠕变变形由高密度界面滑移控制变为位错攀移控制的回复蠕变.     

钛微合金化IF钢第二相粒子应变诱导析出行为

 在Gleeble-3500热模拟试验机上,利用应力松弛试验研究了钛微合金化IF钢奥氏体区第二相粒子析出行为。试验结果表明：因第二相粒子析出钉轧位错与晶界,应力松弛曲线呈现出3个阶段的特征。试验钢的析出-时间-温度曲线呈现出典型的“C”曲线形状,最快析出鼻子点温度约为900 ℃,在此温度下,第二相粒子析出开始时间与结束时间分别为10 与160 s;随着等温弛豫时间的延长,第二相粒子析出数量逐渐增加,当弛豫时间超过析出结束时间后,析出物数量将不再增加而尺寸增加。试验用Ti-IF钢主要观察到TiN、Ti4C2S2、TiC 3种析出物,Ti4C2S2与TiC沉淀物的形状和尺寸相差不多,无法从形状和大小上来区分,易于沿奥氏体晶界或亚晶界析出,奥氏体亚晶的尺寸大约分布在0.1～0.4 μm。900 ℃应变诱导析出物数量较800 ℃多,该结果与试验钢PPT曲线析出鼻子点温度900 ℃是相符的。对于Ti-IF钢,其热轧工艺过程应有利于C,N化物的析出和聚集长大,最终形成粗大、稀疏的第二相粒子,因此宜采用“三低一高”快速大压下的热轧工艺制度,以提高Ti-IF钢的深冲性能。     

新型Cr-Co-Mo-Ni合金的高温蠕变损伤

对500℃/950MPa条件下经845.8h蠕变断裂的一种新型Cr-Co-Mo-Ni合金的蠕变损伤进行了分析,并且对蠕变孔洞的形成进行了研究。结果表明,蠕变断裂后,基体中呈链状分布的M6C相显著粗化,平均等效直径达到3.0μm,体积分数达到3.85%;马氏体板条上析出大量弥散细小的Laves相,尺寸在10～25nm之间,面积比达20%;蠕变孔洞在密集分布的链状M6C型析出相与基体结合界面上产生,其形成与M6C相的链状聚集和显著粗化有关;并且与高密度Laves相的析出有关;因此,控制链状M6C相的析出、聚集和长大能够提高该新型合金的抗高温蠕变性能。     

新型Cr-Co-Mo-Ni合金的高温蠕变损伤

摘要：对500℃/950MPa条件下经845-8 h蠕变断裂的一种新型Cr-Co-Mo-Ni合金的蠕变损伤进行了分析,并且对蠕变孔洞的形成进行了研究。结果表明,蠕变断裂后,基体中呈链状分布的M6C相显著粗化,平均等效直径达到3.0μm,体积分数达到3.85%;马氏体板条上析出大量弥散细小的Laves相,尺寸在10～25nm之间,面积比达20%;蠕变孔洞在密集分布的链状M6C型析出相与基体结合界面上产生,其形成与M6C相的链状聚集和显著粗化有关;并且与高密度Laves相的析出有关;因此,控制链状M6C相的析出、聚集和长大能够提高该新型合金的抗高温蠕变性能。     

微观组织对高速车轮钢解理断裂应力的影响

利用不同奥氏体化温度和冷却速率对碳质量分数为0.54%高速车轮钢进行热处理,得到具有不同晶粒尺寸和珠光体片间距微观组织的试样.在-120~20℃温度下对具有不同微观组织的拉伸试样和三点弯曲（3PB）缺口试样进行测试;采用二维平面应变有限元计算三点弯曲缺口试样缺口前的应力分布;利用扫描电镜对3PB试样断口进行观察并测量解理起裂源的位置;测定不同微观组织车轮钢试样的解理断裂应力.在扩展控制断裂机制下,微观组织对车轮钢的解理断裂应力具有明显影响,晶粒尺寸和珠光体片间距越小解理断裂应力越高.细化晶粒使未扩展微裂纹的特征长度减小,细化珠光体片间距有助于提高珠光体的有效表面能,从而使得解理断裂应力提高.      

低合金钢焊接热影响区的静载断裂特性

 低应力破坏是焊接结构常见的断裂形式之一,为确定其影响因素,采用插销法焊接试验和扫描电镜断口观察,研究了低合金钢焊接热影响区的静载断裂特性。试验结果表明,为防止焊接热影响区产生低应力断裂,采用预热措施是十分有效的;预热80℃以上时,断裂强度与母材强度相接近。断口观察表明,不预热时绝大部分为结晶状断口,微观上呈现氢致沿晶断裂和氢致准解理断裂;预热时绝大部分是纤维状断口,微观上呈韧窝状。     

高强度低合金钢中纳米析出相对腐蚀行为影响的研究进展

高强度低合金钢中Nb、V和Ti等微合金化元素的纳米析出相对于调控钢的组织和性能具有重要作用,它可以确保钢基体同时拥有较高的力学性能和较强的耐蚀性能。本文基于国内外最新研究现状,系统阐述了纳米析出相在高强度低合金钢中的存在形态以及其对钢中氢扩散、均匀腐蚀、应力腐蚀开裂以及各类氢损伤等腐蚀行为的影响规律和机制。研究表明,纳米析出相对钢基体腐蚀行为的影响受其尺寸、数量和分布状态的控制。细小且与基体共格或半共格的纳米析出相不仅可以通过改善钢的微观组织（包括亚结构）提高耐蚀性能,其导致的不可逆氢陷阱及对氢扩散的强烈抑制作用还可以极大提高抗应力腐蚀和各类氢损伤的能力。而大尺寸的非共格析出相则可能恶化钢基体的耐蚀性能和促进氢损伤。最后展望了目前关注较少的纳米析出相对腐蚀疲劳影响的相关研究。明确纳米析出相对高强度低合金钢腐蚀行为的影响规律与机制将有助于更高品质耐蚀钢的开发和应用。      

7050超高强铝合金蠕变时效成形行为与性能研究

对7050超高强铝合金进行蠕变时效处理,采用维氏硬度、晶间腐蚀和剥落腐蚀等试验对其力学性能与腐蚀行为进行研究,采用光学显微镜和透射电子显微镜对微观组织进行观察,研究蠕变时效对合金微观组织与性能的影响。结果表明:合金的稳态蠕变速率随温度的升高和应力的增大而逐渐升高,时效温度是影响合金蠕变速率和抗腐蚀性能的主要因素。7050超高强铝合金的稳态蠕变速率与蠕变应力和蠕变温度的关系可以表示为:■=e~(12.226)σ~(1.66)exp(-120 536/RT)。蠕变时效处理后,合金的维氏硬度、抗晶间腐蚀和抗剥落腐蚀性能均得到提高。合金在120℃和140℃下蠕变时效后,维氏硬度和抗腐蚀性能都保持在较高的水平,160℃下合金的维氏硬度和抗腐蚀性能均较低。人工时效后,7050超高强铝合金中的主要强化相为大量弥散分布的η'相,蠕变时效后,晶内和晶界析出相尺寸略有减小,晶界析出相分布不连续,电化学腐蚀速率减小,合金抗腐蚀性能提高。     

TA15钛合金的高温蠕变行为

研究TA15钛合金在500~525℃下的高温蠕变行为,实验应力为250~350 MPa。计算合金在不同应力、不同温度下的稳态蠕变速率和应力指数以及蠕变激活能,并通过引入临界应力的概念对稳态蠕变的Arrhenius方程式进行修正,得出不同温度下的临界应力以及合金的真实蠕变应力指数,在此基础上研究其蠕变变形机制。研究结果表明,蠕变应力为350 MPa时,合金的蠕变激活能appQ=403.1 kJ/mol;500℃和600℃下,TA15合金的蠕变临界应力0?值分别为82.15 MPa和34.79 MPa;500℃,TA15合金的真实蠕变应力指数P值为1.7~4.3,600℃时,合金的P值为4.0~6.0;在实验温度和应力范围内,位错的攀移和滑移在TA15合金蠕变变形过程中的作用很大,其中以位错攀移为主,位错滑移为辅。