Ta,Nb氧化膜破裂的临界应力的测量及其影响因素的研究

<正> 本工作将测量金属氧化膜应力的单面氧化弯曲法和检测氧化膜破裂的声发射技术相结合,创新性建立了金属氧化膜开裂临界应力的测量装置。首先用对照实验说明了声发射系统检测氧化膜破裂的灵敏性及所用波导的有效性,并阐明了试样表面光洁度、棱角和     

多层氧化膜应力腐蚀开裂裂尖的微观力学特性

以氧化膜破裂理论和光电化学法的研究结论为基础,利用有限元分析方法对高温水环境中316不锈钢表面多层氧化膜应力腐蚀开裂(SCC)裂纹尖端微观力学状态进行了分析。结果表明:裂纹尖端区域的高应力应变区主要集中在氧化膜的Fe_3O_4层中;多层氧化膜中不同材料层的交界处均出现应力应变的突变;多层氧化膜中Cr_2O_3层和镍富集层的高应力是促使氧化膜强度减小并发生脆断的主要原因之一。     

氧化膜应力研究进展

综述了氧化膜应力产生与释放机理,重点介绍了氧化膜应力原位测试技术的新进展及稀土绎氧化膜和的影响,探讨了氧化膜应力研究的发展方向。     

氧化膜开裂和剥落行为

介绍了在不同性质应力(拉应力或压应力)作用下氧化 膜开裂和剥落的方式和特点及发生开裂和剥落的临界温度变化条件.简述了在外加应力作用下氧化膜的破裂行为及改善氧化膜力学完整性的主要方法.     

氧化膜对不同时期应力腐蚀裂尖力学场的影响

裂尖力学状态是影响结构材料应力腐蚀开裂(SCC)扩展速率的主要因素之一,针对氧化膜应力对不同时期裂纹尖端产生的力学规律,建立了SCC寿命周期有限元模型,得出氧化膜在不同裂纹扩展阶段裂尖力学场的变化。结果表明,在表面划痕开裂阶段,氧化膜对裂尖Mises应力及拉伸应力的影响最大,对裂尖的作用范围的影响则较小;随着开裂长度的增加,氧化膜对裂尖Mises应力、拉伸应力及应力强度因子K的影响越小。

     

膜致应力促氧化膜破裂行为研究

在以滑移溶解理论为基础的裂纹扩展速率定量预测模型中,裂纹长度是裂纹扩展速率的重要影响参数之一,针对镍基合金裂尖裂纹长度的扩展规律,研究裂纹长度对镍基合金材料裂纹尖端膜致应力产生的应力应变场的影响,采用ABAQUS软件,在不考虑外载的情况下,分析膜致应力应变场随裂纹扩展长度的改变所导致裂尖力学特性的变化规律。结果表明,裂纹长度不同,裂尖膜致应力产生的应力应变分布不同,膜致应力是裂纹扩展驱动力中不可忽略的主要因素之一。     

对单面氧化弯曲法计算氧化膜应力公式的修正

<正> 一、引言 早在二十年代,人们就发现伴随金属表面氧化膜的形成,膜内同时产生应力。氧化膜应力对膜的抗剥落性能的影响是近年来高温氧化领域一个引人注目的研究课题。目前,对于氧化膜应力可以进行定量测量,测量方法主要有单面氧化弯曲法和X-光衍射法。其中因单面氧化弯曲法较简单并能进行原位连续测试而应用较为广泛。并且,用此法还能测量由电镀、离子镀和气相沉积等技术制备的表面涂层的内应力。 但是,单面氧化弯曲法也存在某些不足之处。条状试样须单面镀保护膜,受此影响,初始氧化膜生长应力的测量误差就可能较大。特别是,单面氧化弯曲法是采用stoney公式进行应     

应力强度因子对镍基合金应力腐蚀开裂裂尖力学特性的影响

以紧凑拉伸试样为研究对象,通过加载不同大小的应力强度因子KI,用有限元方法研究了不同状态下SCC裂尖氧化膜和基体金属的应力分布规律。结果表明:裂尖区域氧化膜和基体金属对裂尖应力强度因子KI的变化敏感度不同;随着KI的增大,氧化膜破裂前和破裂后应力应变在裂尖区域的分布规律均发生了变化,该变化对裂纹扩展有一定的促进作用。     

镍基合金应力腐蚀裂尖氧化膜力学特性分析

裂纹尖端氧化膜形成与破裂是核电站压力容器高温水环境中镍基合金材料应力腐蚀开裂(SCC)的主要过程之一。由于应力腐蚀裂纹尖端形貌和扩展方式的特殊性,本研究利用ABAQUS有限元软件的子模型技术,在微观尺度下对由裂尖氧化膜和基体金属共同构成的应力腐蚀裂尖应力应变场进行了分析。结果表明,SCC裂尖氧化膜前端沟形裂纹的存在,会造成氧化膜中应力和应变的很大变化,且随着沟形裂纹的长度增加,这种变化越加明显;另一方面,与氧化膜中应力相比,塑性应变对裂尖形貌变化更加敏感,从一个侧面说明,裂尖塑性应变是研究SCC裂尖氧化膜形成与破裂比较理想的力学参量。     

喇曼光谱方法测量金属表面氧化膜的残余应力

利用表面增强激光喇曼光谱仪测量了Fecrallor（Fe－22Cr－5Al－0．3Y）合金表面Al2O3膜及Co－40－Cr合金表面Cr2O3膜的残余应力．实验条件下,两种氧化膜残余应力值分别为2GPa和1．7GPa．如果Co－40Cr合金离子注入3×1017Y ／cm2;或者Cr2O3膜发生破裂,Cr2O3膜的残余应力值显著降低．该测试方法简便,并可用于测量氧化膜内微区应力及应力分布,还可实现高温下原位测量氧化股应力．     

Nb及Nb752合金氧化膜应力的研究

在自制的弯曲法测定氧化膜应力装置上,分别在400～500℃温度范围内,研究了 Nb 及 Nb752合金(Zr 2.5.W10%wt)在一个大气压纯氧中所生成的氧化膜的生长应力、热应力以及金属基体溶解氧对应力值的影响.发现合金元素 Zr 与 W 含量分别达2.5% wt 及10%wt 时对氧化膜应力无影响。X-射线衍射分析证明,这是由于实验条件下,Nb752合金与纯铌的氧化膜组成相同,均由 Nb_2O_3单相构成.     

Ni20Cr合金表面离子注入钇后氧化层的微观结构与氧化机制

用SEM／EDS，XRD,TEM／EDS等对1000℃下的Ni20Cr合金及其离子注Y（剂量分别为1×1015，2×1016和1×1017ions／cm2）后的氧化膜表面形貌、微观结构和氧化产物进行观测分析，确认氧化膜由具有较大晶粒尺寸的NiO，NiCr2O4尖晶石和较小晶粒尺寸的Cr2O3氧化物组成，且在部分NiO三角晶界处发现有空洞产生，注入Y剂量大于2×1016ions／cm2后，Cr的氧化产物的体积分数明显增多，并在其中探测到Y，它大多以含Y的氧化物小颗粒存在于Cr2O3氧化物层内，根据实验结果，认为在氧化初始，Y优先氧化形成细小的氧化物颗粒（10—20nm），这些小颗粒在随后的氧化过程中，一方面促进Cr2O3氧化物的形核和生长，另一方面通过自身微量溶解产生Y3＋并向氧化膜晶界偏聚，这不仅阻挡Cr3＋沿晶界的短路扩散，而且增强了氧化膜晶粒间的粘结力，进而降低氧化速率，提高了氧化膜的力学性能。     

基于氧化膜屈曲破坏的高温合金循环氧化动力学模型

高温合金循环氧化膜弯曲剥落行为等效为弹性基础梁失稳问 题,利用有限元特征值屈曲分析,提出高温合金循环氧化膜弯曲剥落理论,建立了高温合金 循环氧化动力学模型.Fe-Ni-Cr-Al合金高温循环氧化动力学计算结果与实验数据相符,证明 了氧化膜弯曲剥落模型的正确性.     

拉力法测量氧化膜的粘附力

利用拉力法测量了Ti-5621S及含1wt%Nd的Ti-5621S合金800℃空气中形成的氧化膜的粘附力,用膜/合金界面能表征的氧化膜的粘附力不仅与断裂载荷有关、而且还与膜内的残余应力有关.简化分析后得出它们间存在关系Ti-5621S合金中添加Nd能增强氧化膜粘附力,两种合金氧化膜的粘附力随厚度增加而降低.     

双面氧化弯曲法研究钇对氧化膜内应力的影响

采用条状试样单面离子注入稀土钇双面氧化弯曲的氧化膜应力分析技术,研究了钇对形成Al_2O_3的合金和涂层氧化膜生长应力的影响,结果表明,在实验注入的剂量范围,钇能降低Co—30Cr—6Al溅射涂层上氧化膜应力,相反地增大了Fe一23Cr—5Al合金上氧化膜应力,认为其原因在于钇是否促进了氧化膜的塑性形变,另外,注入钇的Co—30Cr—6Al涂层初始氧化时膜内应力的变化与钇对涂层氧化机制的影响有关。     

三种金属及其氧化物膜在碳氢化合物热裂解反应中结焦行为的研究

对三种典型金属Ni、Cu、Cr及其氧化物膜NiO、CuO和Cr2O3在碳氢化合物热裂解反应中的结焦特点和发生碳势还原反应的可能性进行了系统的理论分析.在800℃条件下进行结焦加速实验,结合扫描电境(SEM)、X射线能谱(EDAX)和X射线光电子谱(XPS)对结焦表面进行表面形貌、元素成份和化合价态分析,揭示了上述三种金属及其氧化物膜不同的结焦行为和结焦机理.     

12SiMoVNbAl低合金钢高温腐蚀锈层的研究

本文主要研究了12SiMoVNbAl低合金钢耐含硫原油长期高温腐蚀的锈层之组织结构。用金相及岩相方法观察了锈层的组织结构。锈层主要分里、外两层。里层致密,外层疏松。用电子探针及扫描电镜观察并测定了合金元素在基体金属和锈层中的分布。该钢合金元素含量虽然较低,但仍具有较好的抗高温腐蚀的性能。硅、铝等合金元素在里锈层中的富集是提高其抗高温腐蚀性能的主要原因。     

TWIP钢退火过程中表面氧化情况的预测

TWIP钢中由于含有大量的Mn、Si、Al、V等合金元素,导致钢板在退火过程中表面产生大量氧化物,严重影响了其连续热浸镀锌性能。采用热力学计算方法,在考虑元素的实际活度的基础上,预测了露点、退火温度、退火气氛氢气含量对表面氧化物形成情况的影响,预测结果将对提高TWIP钢镀锌性起到一定的指导作用。