常用大轴材料旋转弯曲疲劳行为研究

采用台湾产HT-8120型旋转弯曲疲劳试验机研究了汽轮发电机转子锻件材料25Cr2Ni4MoV和水轮机大轴材料20SiMn的旋转弯曲疲劳性能。结果表明,常用转轴材料25Cr2Ni4MoV与20SiMn的疲劳极限σ-1明显大于0.27(R_(p0.2)+R_m),设计中选用0.27(R_(p0.2)+R_m)作为的疲劳极限进行计算时,转轴的安全系数会高于实际值。大型转轴试样表面和内部的碳化物和氧化物夹杂容易萌生疲劳源,其中表面的碳化物和氧化物夹杂对疲劳性能的降低相近,内部的碳化物和氧化物夹杂对疲劳性能的降低亦相近,内部夹杂危害性小于表面夹杂。     

超超临界机组汽轮机转子材料25Cr2MoVA钢高周疲劳性能分析

超超临界机组汽轮机转子服役期所受的疲劳周次高于传统疲劳设计规范规定的循环周次,因此采用传统疲劳设计规范对汽轮机转子实际运行过程中超过108循环周次的部件进行疲劳寿命设计及分析是危险的。本文针对符合汽轮机转子材料要求的25Cr2MoVA钢进行了高周疲劳试验,基于无疲劳极限半对数曲线模型、有疲劳极限半对数曲线模型和有疲劳极限半对数双线性模型对疲劳试验数据拟合得到P-S-N曲线,并分析了疲劳断口形貌。结果表明:25Cr2MoVA钢108循环周次的条件疲劳强度极限为465 MPa;基于无疲劳极限模型拟合的P-S-N曲线分析超超临界百万机组汽轮机转子材料运行可靠性符合运行实际和材料本征特性要求;疲劳断口表明裂纹源均萌生于表面,裂纹扩展呈放射状;断裂试样经历过程为P-S-N曲线高应力短寿命阶段。     

LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/石墨电池高温失效的机理

以商用LiNi_(0.5)Co_(0.2)Mn_(0.3)O_2/石墨电池为对象，研究锂离子电池在高温(45℃)下的失效机理。SEM-能量散射谱(EDS)、XRD、电化学阻抗谱(EIS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)、拉曼光谱和扣式电池测试结果表明:石墨负极表面的固体电解质相界面(SEI)膜持续生长，消耗大量活性Li~+，是失效的主要原因;正极活性材料颗粒破裂，过渡金属元素镍、钴和锰等的溶解析出，负极材料脱落沉积在隔膜上，堵塞小孔，是失效的次要原因。     

电站高压锅炉汽包用钢的低循环疲劳特性

本文对19Mn5、BHW35及其电渣焊缝材料的低循环疲劳特性进行了研究。结果表明:19Mn5钢属循环硬化材料;BHW35及其焊缝材料属循环软化材料。在大应变短寿命区,19Mn5钢的疲劳强度高于BHW35,但在30000周以后,BHW35钢的疲劳强度反而高于19Mn5。焊缝与母材相比,在同寿命时,BHW35焊缝材料的应变幅较母材约低10～40％。文中还给出了分别用应变和虚拟应力表示的三种材料的综合疲劳寿命曲线和表达式。此外,还对裂纹起始寿命和失效寿命间的关系进行了探讨,并给出了经验关系式。     

三元动力锂离子电池低温容量失效分析

为探究动力锂离子电池的低温特性,对比制造工艺相同但低温性能差异较大(A组性能较好)的A、B两组三元动力锂离子电池在低温(-35℃)条件下的容量差异。建立“电池-材料”联动分析方法,从内部材料微观特征分析电池低温容量失效的原因。三元正极材料结构是影响电池低温容量的关键因素。与A组相比,B组电池的正极材料颗粒结构松散,经过低温放电后,颗粒表面出现裂纹,导致B组正极材料在低温放电过程中活性Li⁺损失、固体电解质相界面(SEI)膜阻抗增加、材料电导率差,继而导致低温容量失效。     

高压开关传动系统关键零件的疲劳强度分析与寿命估算

零件疲劳分析与计算对高压开关设备寿命预测起着至关重要的作用。笔者分析了高压开关传动系统关键零件疲劳的特点;建立了零件疲劳极限应力图模型,采用该模型可以计算出零件的疲劳极限与疲劳安全系数,并且可以估算在考虑安全系数前提下零件的疲劳寿命;以某高压断路器传动连杆的疲劳计算为例,对所采用的方法进行了验证。得出了3点结论:①有必要对高压开关零件进行疲劳分析和计算;②借助零件疲劳极限应力图可以较好地进行零件疲劳强度计算;③应力集中和零件材质对疲劳极限和寿命有较大的影响。     

某线路U型球头连接金具可靠性分析

对某线路U型球头挂环的材质和断裂原因进行分析,该球头挂环在线路运行时发生疲劳断裂,存在两种疲劳失效形式。结果发现该球头挂环材料性能不符合65Mn钢标准要求,金具设计未考虑金具疲劳性能,应从材料疲劳性能进行连接金具设计。     

基于核电标准的熔盐换热器应力分析

在熔盐反应堆中,熔盐换热器的设计温度较高,因此,高温下的容器材料将面临蠕变及蠕变—疲劳等失效问题。依据有关设计标准,按照应力设计准则、应变和变形设计准则、蠕变—疲劳设计准则,计算材料的强度极限。利用有限元分析软件进行建模与分析,按照ASME高温核电标准进行强度校核,确保核级设备的可靠性。     

基于失效物理的功率器件疲劳失效机理

在功率器件的长期运行中,不断承受的温度和应力变化,加快了材料的疲劳失效。此外,新能源技术的发展对电力电子变流器的功率密度也提出了越来越高的要求,这些都给高可靠性功率器件的设计提出了新的挑战。失效物理(PoF)是在分析失效过程和疲劳机理的基础上,通过建模和仿真预测可靠性的一种方法,是研究疲劳失效的重要手段。本文首先介绍疲劳失效的基础理论。然后,从实验、仿真方法、解析模型和疲劳方式等方面介绍功率器件键合线和焊料层疲劳机理及主要研究进展,在此基础上,分析功率循环下功率器件的疲劳至失效全过程。最后,从多环境应力、动态载荷工况和可靠性设计三个方面,展望基于失效物理的电力电子可靠性研究方向。     

基于正交设计模型的雷电反击侵入波研究

雷击事故是影响电网系统安全稳定运行的重要因素,尤其是雷电反击事故,较大的雷电反击侵入波是引发电力设备故障的主要原因。国内外学者就侵入波的研究很多,但缺乏对诸多影响因素的综合分析。因此,在单独分析影响因素的基础上,采用正交设计法对雷击点、杆塔冲击接地电阻Rd 及门型构架冲击接地电阻Rm 进行正交建模和交叉分析。研究发现,反击侵入波过电压最严重的情况为A2B0C0(雷击#3 、Rd=10Ω 及Rm=10Ω)和A2B0C2(雷击#3 、Rd=10 Ω及Rm=0.5Ω )。     

双极性电堆中漏电电流简化计算模型

在试验基础上,定性分析了各因素对漏电电流的影响；在解释漏电电流产生机理的同时,提出简化计算模型,并通过试验对模型进行了验证.得到结论如下:在支路电阻R较大时,单体数为N的双极性电堆,第n个单体的漏电电流jn=(N-2n+1)E/2R；第n个单体和第n+1个单体间的电流损耗为:ln=(nN- n2)E/2R(n＜N).     

Electrochemical models of failure in oxide perovskites

Abstract

Electrochemical models of failure in oxide perovskite materials are reviewed. It is noted that oxygen vacancies are a common source of electrical degradation, fatigue, and ageing. Taking the behavior of oxygen vacancies into account, a semi-quantitative model for time dependent dielectric breakdown (TDDB) is proposed and a quantitative fatigue mechanism is discussed for ferroelectric thin films. Based on the fatigue theory, a recent improvement in fatigue of ferroelectric thin films is presented. Correlation between leakage current and fatigue is also presented.     

35 kV高压配电室全智能防凝露系统的开发及应用

在分析目前配电室防潮除湿设备不足之处的基础上,开发出高压配电室全智能防凝露系统。该系统由基于PLC+HMI的中央控制单元、温湿度变送器阵列及外围执行设备构成,全面考虑了配电室各个区域的防凝露需求,设计出一系列科学的控制策略,实现了除湿机停电保护、冲击电流保护、设备疲劳保护、低温保护、快速降温保护、报警信号响应等功能。产品已成功应用于35 kV高压配电室并取得了良好效果。     

LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能相关性研究

通过氢氧化物共沉淀制备前驱体的方法合成了一系列具有层状结构的锂离子电池正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2。采用XRD、XPS和恒流充放电等测试手段研究了Mn含量变化对正极材料LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2的物理性质与电化学性能的影响。研究结果表明,Mn含量的增加会引起元素O和Ni的氧化态降低,使得Ni由+3逐渐转变为+2,而Mn的氧化态却始终保持+4不变。尽管Mn含量的增加会使材料的充放电比容量有所降低,但是材料的结构稳定性和热稳定性会得到改善。XRD测试结果表明样品LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2(0≤x≤0.5)都具有标准的a-NaFeO2层状结构(空间群:R3m,166)。此外,从Mn含量的变化引起的样品晶胞参数的变化表明,当0≤x≤0.25时LiMnxCo0.2Ni0.8-xO2可能形成的是假固溶体,当Mn含量由0.3增加到0.5时形成的是真固溶体。     

B含量对Nd_2Fe_(14)B/Fe_3B复合永磁材料微观结构和磁性能的影响

用熔淬法制备非晶带、再进行晶化处理,制备了纳米晶复合Nd4.5Fe77+xB18.5-x (x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4)永磁磁粉,然后以环氧树脂为粘结剂制备粘结磁体.研究了B含量对材料磁性能和微观结构的影响.结果表明,随着B含量的提高,Nd4.5Fe77+xB18.5-x 粘结磁体的剩磁、矫顽力和磁能积都先增大后减小.适量的B可以细化复合材料的晶粒,改善微观结构,提高磁体磁性能;B含量过高使复合材料的晶粒长大,出现Nd1.1Fe4B4富B相,导致磁体磁性能下降.当B含量为18.3at%时,粘结Nd4.5Fe77.2B18.3磁体具有最佳磁性能:Br=0.88 T,Hcj=257kA/m,(BH)m=57kJ/m3.     

球头挂环疲劳试验方法研究

电网金具的失效断裂直接影响着电网的安全运行,通过对近几年金具失效的分析和统计,发现由于球头挂环疲劳断裂而导致故障的几率远大于其他连接金具引起的故障。为考核材料疲劳性能,介绍了相应的疲劳试验,将球头挂环引入导线微风振动的试验的方法模拟其在输电线路上的实际运行。并利用金相分析技术来判定金属的性能,分析其失效破坏的原因。     

A、B位掺杂改性BaCoO_3基透氧膜材料的进展

介绍了通过A、B位掺杂改性BaCoO3基钙钛矿型透氧膜材料的研究进展.A位掺杂的材料主要有Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ和La0.2Ba0.8Co0.8Fe0.2O3-δ等,它们的透氧量较高,稳定性较好;B位掺杂的材料主要有BaCo0.4Fe0.4Zr0.2O3-δ、BaCo0.7Fe0.2Nb0.1O3-δ和BaBi0.2Co0.2Fe0.6O3-δ等,它们的A位完全由Ba占据,不但具有较高的透氧量,而且能在长期工作后保持稳定的结构.     

V_2O_5发泡材料的制备及电化学性能

以五氧化二钒(V_2O_5)为原料,采用熔融冷却法制备V_2O_5干凝胶;以有机胺为插层物及结构导向剂,制备具有层状结构的V_2O_5材料。通过XRD、SEM和BET测试,对V_2O_5原料、干凝胶和发泡材料进行分析;通过循环伏安、恒流充放电和交流阻抗等方法对电化学性能进行研究,在m(V_2O_5)∶m(C16H35N)∶m(H2O2)=1∶2∶50条件下制备的V_2O_5发泡材料,电化学性能最佳,在1 mol/L Na_2SO_4溶液中以0.2 A/g的电流在-0.2~0.8 V充放电,充电比电容为170.3 F/g。     

剪断销设计中的一个问题

根据水轮机运行资料分析,认为剪断销的剪断绝大多数是非正常剪断,属疲劳破坏。剪断销应按疲劳强度设计并考虑在不停机条件下可以更换。