焊接氢致裂纹的模拟与预测

焊接氢致裂纹是金属氢损伤在焊接中的一种表征。它的产生与焊接接头中的组织、应力和局部氢浓度密切相关 ,迄今尚没有可行的技术 ,测定焊接氢致裂纹开裂时启裂处的局部氢浓度 ,即无法确定焊接氢致裂纹开裂的临界氢浓度 ,因而无法进行焊接氢致裂纹的模拟预测。通过用数值模拟技术与可以定量评定焊接氢致裂纹的插销试验法相结合 ,确定了氢致裂纹启裂时的临界局部氢浓度 ,建立焊接氢致裂纹的定量判据 ,实现了焊接氢致裂纹的模拟预测。试验验证结果证明该项技术是可行的。     

氢致裂纹试验及数值模拟技术国内外研究现状（2）

3 氢致裂纹数值模拟技术3.1 研究状况数值模拟是利用数学计算和数学分析的方法再现某一物理过程,可以加深对该过程发展规律的认识进而加以控制.近年来,随着对焊接热传导过程、焊接力学、金属相变热力学/动力学及传质过程研究的深入,一些焊接物理过程目前可以采用简化的数学模型加以描述.其中焊接热过程数值模拟、瞬时焊接应力/应变数值模拟、焊接区组织模拟及氢扩散与聚集行为数值模拟技术均取得了一定的成果.随着计算机软硬件技术的不断完善,计算机的计算能力和计算速度不断提高,采用近代计算机软硬件的开发成果对焊接氢致裂纹进行数值模拟逐渐成为可能.在焊接性数值模拟方面,近十年来,世界各地的焊接工作者进行了一些尝试,取得了一些成果.国际焊接学会(IIW)于80年代后期组建了焊接性数值模拟工作组,该工作组于l991年     

氢致裂纹形成位置与氢致开裂抗力

对３０ＣｒＭｎＳｉＡ钢的纯Ｉ型及复合型预充氢试样进行恒载荷试验及慢应变率试验．研究切缝顶端不同应力应变场及不同加载动态过程对氢致裂纹形成位置的影响．并探讨相应于不同的氢致裂纹形成位置，氢致开裂临界应力强度因子随复合比的变化规律．     

20MnNiMo钢焊接氢致残纹特征（Ⅱ）

采用插销试验法研究了扩散氢含量和焊接冷却速度（t8/3)对20MnNiMo钢焊接氢致裂纹产生的影响，并采用扫描电子显微镜观察了氢致裂纹断口形貌，结果表明，20MnNiMo钢焊接氢致裂纹的产生与扩散氢含量有很强的依赖关系，在低氢条件下，氢致裂纹产生需要较高的拘束应力；而在高氢条件下，只要很小的应力便可诱发氢致裂纹的产生，在相同扩散氢含量条件下，热影响区韧性越好，抵抗氢致裂纹的能力越强。     

2.25Cr-1Mo钢氢致裂纹扩展行为研究

采用电解充氢方法对2.25Cr-1Mo钢氢致裂纹扩展进行试验,并采用甘油测氢法测定了2·25Cr-1Mo钢发生裂纹扩展时钢中扩散的平均氢浓度.为了进一步了解裂纹尖端的氢浓度大小对裂纹扩展的影响,利用有限元软件对氢在2.25Cr.1Mo钢中的扩散过程进行模拟分析,系统研究了在应力-氢环境交互作用下裂纹尖端周围的氢扩散规律,并给出了裂纹扩展时裂尖局部位置的氢浓度大小.     

超高强钢延迟裂纹的研究

采用四点弯曲试验及表面裂纹法试验分别研究了37SiMncrMoV 钢焊接接头的氢致裂纹和应力腐蚀开裂。高湿度能增大氢致裂纹和应力腐蚀开裂倾向。扫描电镜显示了氢致裂纹断口的沿晶断裂特征.用扫描电镜及光学显微镜研究了热影响区的局部熔化区及淬火区显微组织对裂纹倾向的影响。采用改进的焊接工艺,防止了高压容器的低应力破坏。     

夹杂物和带状组织对管线钢腐蚀性能的影响

通过金相分析、电化学极化腐蚀充氢法和氢致开裂试验,研究了夹杂物和带状组织对不同化学成分的管线钢氢致开裂性能的影响,并对夹杂物和带状组织对管线钢氢致开裂的影响因素进行了分析。结果表明:非金属夹杂物是氢致裂纹萌生的裂纹源,其中较大尺寸的Si、Al、Ca及其复合型氧化物夹杂物易于诱发裂纹形成,对管线钢抗氢致开裂的敏感性有很大影响。C、Mn和Si等元素偏析形成带状组织,易造成带状组织硬度过高,也是氢致裂纹萌生和扩展的聚集场所,对管线钢抗氢致开裂恶化有很大影响。     

20MnNiMo钢焊接氢致裂纹特征(Ⅱ)

采用插销试验法研究了扩散氢含量和焊接冷却速度 (t8/ 3 )对 2 0MnNiMo钢焊接氢致裂纹产生的影响 ,并采用扫描电子显微镜观察了氢致裂纹断口形貌。结果表明 ,2 0MnNiMo钢焊接氢致裂纹的产生与扩散氢含量有很强的依赖关系。在低氢条件下 ,氢致裂纹产生需要较高的拘束应力 ;而在高氢条件下 ,只要很小的应力便可诱发氢致裂纹的产生。在相同扩散氢含量条件下 ,热影响区韧性越好 ,抵抗氢致裂纹的能力越强     

正火态抗酸管线钢的氢致开裂

为了研究正火态BNS抗酸管线钢的氢致开裂行为,对该钢进行了硫化氢腐蚀试验,检验了其氢致裂纹(HIC)敏感性。通过光镜(OM)、扫面电镜(SEM)并结合电子探针分析(EPMA)、显微硬度等方法,从显微组织、裂纹形貌、中心偏析、硬度等方面分析了BNS管线钢的氢致开裂行为。结果表明:正火态BNS管线钢中C、Mn元素中心偏析导致了高硬度的珠光体带状组织,这种带状组织是厚度心部大尺寸一字型氢致裂纹的主要裂纹源和扩展通道,裂纹进行穿晶型扩展;微小的氢致裂纹起源于钙铝酸盐类夹杂物处,当夹杂物周围不存在合适的裂纹扩展通道时,微小裂纹不会扩展形成大尺寸裂纹。     

在役管道焊接质量控制因素及解决方法

在役管道焊接是管道维抢修技术的重要发展方向。在役管道焊接存在管壁烧穿和氢致裂纹风险,特别是X80钢级钢管对焊接热应力更为敏感。提出根据管道最小壁厚、管壁温度和管道有效壁厚预防烧穿的方法,以及通过控制焊条氢含量、HAZ硬度和焊接应力预防氢致裂纹的方法。提出介质热分解、管壁渗碳、渗氢、疲劳失效应作为在役管道焊接工艺评定的重要项目。最后提出了在役管道焊接失效机理和数值模拟方面的研究建议,旨在提高长输管道焊接质量和指导管道维抢修工作。     

微量溶质元素在金属晶界的偏聚

溶质元素在金属晶界的偏聚可以分为两类，即平衡偏聚和非平衡偏聚。本文回顾了这两类偏聚现象及其机理，着重讨论分析了有重要工程用途的三类典型的晶界偏聚：硼在奥氏体晶界的两类偏聚的实验规律及对硼钢淬透性影响；磷在奥氏体晶界的平衡偏聚及对钢回火脆性的作用，钢中的其他合金元素对磷的偏聚的影响；硼在多种金属间化合物的偏聚及对这些金属间化合物塑性的影响及其机理。     

Substrate Effect on Microstructure and Performance of LTHVOF Sprayed Copper Coatings

The performance of copper coatings fabricated on three substrates by LTHVOF spraying process was researched.XRD shows that substrate material has little effect on phase composition of coatings,and there is no oxide in the three coatings almost.These coatings are dense,and demonstrate little difference on the microstructure of the inner part of the coatings.However,microstructure of bonding area between coating and substrate shows big difference,copper coatings bonds compacter on soft substrate aluminum than hard substrate steel.Bonding strength of coatings sprayed on the soft substrate is higher than that on the hard substrate.Microstructure analysis of fracture surface shows that strong mechanical alloying phenomena when copper particles deposited on aluminum substrate.The average bonding strength of copper coatings on 1Cr18Ni9Ti,45#steel and LY12 is relatively 18.83,17.49 and 32.14 MPa.Substrates have strong effect on microstructure and bonding strength,but little on phase composition...     

几种金属基板上冷喷涂铜涂层的试验与模拟

采用自主研制的冷喷涂设备在三种典型基板上进行喷涂试验,相同的工艺参数下,在铜和铝基板上得到良好的铜涂层,而在钢基板上则没有沉积.实验结果表明:涂层与基板界面、涂层内部颗粒界面结合良好,铜涂层组织致密,显微硬度高达150HV0.1;从涂层表面形貌扫描电镜(SEM)照片中可以观察到射流状的金属,说明颗粒发生了巨大变形,经计算知颗粒在碰撞中压缩率达69%;粉末和涂层的X射线衍射(XRD)结果表明铜粉末在冷喷涂过程中没有发生氧化.同时,数值模拟了铜颗粒与三种基板的碰撞过程,讨论了形成有效结合的判断准则,根据该准则,计算出铜颗粒在铜、铝、钢基板上的临界沉积速度分别为600m/s,500m/s,800m/s,从而解释了铜颗粒在三种基板上不同的沉积行为.     

加工表面质量对耐腐蚀性能影响的研究进展

加工表面质量对材料表面耐腐蚀性能的影响具有复杂性和综合性,研究加工表面质量对材料表面耐腐蚀性能的影响,对如何延长机械产品的服役寿命、预测加工表面质量、精简制造工序和优化加工参数等具有重要的指导和实践作用。对已加工表面腐蚀形成机理进行了分析,并指出了影响耐腐蚀性能的因素,从加工表面机械物理特征和加工表面几何形状特征两方面入手,综述了已加工表面质量对耐腐蚀性能影响的研究进展。重点报道了加工表面机械物理特征中表面残余应力、加工表面金相组织变化以及加工表面冷作硬化对耐腐蚀性能影响的研究进展,分别总结了加工表面几何形状特征中已加工表面的表面纹理、表面粗糙度和表面伤痕对耐腐蚀性能影响的研究进展。提出应开展多表面质量参数之间相互影响综合分析,以及各表面质量参数联合作用下对表面耐腐蚀性能影响的研究,为开展表面质量与金属材料加工表面耐腐蚀性能关联性研究打下基础,并指出了加工表面质量对耐腐蚀性能影响研究的未来发展趋势。     

法向应力对板料成形极限影响的研究进展

在板料成形过程中应力状态对板料(板材和管材)的成形极限有很大影响,通过对板料施加法向应力可以提高板料的成形极限。文章综述并分析了法向应力对板料成形极限影响的理论模型、有限元模型以及实验研究方面的进展。理论模型方面的主要进展,是根据经典塑性失稳理论和M-K理论,建立了考虑法向应力影响的成形极限理论模型,可以准确地预测法向应力对板料成形极限的影响;有限元分析的主要进展,是在韧性断裂准则的基础上,利用体单元建立了考虑法向应力影响的数值模型;有关实验研究方面只是初步的探索,还有待进行深入的研究;对影响法向应力提高板料成形极限的因素进行了总结分析。     

不同吸入麻醉药对新生期大鼠神经胶质细胞活化的影响

目的：拟观察不同吸入麻醉药对新生期大鼠神经胶质细胞增殖活化的影响。方法：新生大鼠于出生后第2天（P2）暴露于异氟醚、七氟醚或地氟醚处理2 h,并分别于出生后第7天（P7）或第14天（P14）取材,通过免疫荧光或免疫组化的方法,检测不同胶质细胞标记物（vimentin, GFAP, Iba1）在新生大鼠海马不同亚区的分布及表达。结果：大鼠在新生期（P2）单次暴露于不同吸入麻醉药,地氟醚组海马齿状回颗粒层及分子层成熟星形胶质细胞在P7及P14活化显著增强,异氟醚组仅在P14差异具有统计学意义。地氟醚组海马齿状回颗粒层而非CA1区锥体细胞层小胶质细胞在P7及P14活化显著增强,异氟醚组仅在P14存在统计学差异。 结论：不同吸入麻醉药短时间单次处理出生后第2天新生大鼠,对海马不同亚区胶质细胞的活化存在不同作用,七氟醚可能对其影响最小。     

真空钎焊金刚石界面碳化物的形貌

采用Ni-Cr、Ag-Cu-Ti和Ti-Zr-Ni-Cu等钎料分别对单晶金刚石与基体进行真空钎焊。SEM、EDS和XRD等分析结果表明,在一定的钎焊温度、时间及真空度下,金刚石与所有钎料均形成化学冶金结合,在不同钎料界面形成的碳化物的种类、数量和形貌分布却显著不同;Ni-Cr合金钎料在界面处形成片状的Cr3C2和针状Cr7C3;Ag-Cu-Ti钎料则生成不连续分布块状TiC,Ti-Zr-Ni-Cu生成的是呈鹅卵石状连续分布的TiC。     

坐标测量机快速原型虚拟逼真设计

本文在分析坐标测量机研究现状的基础上,提出坐标测量机快速原型虚拟逼真设计,并重点讨论：（１）虚拟原型和计算机仿真在坐标测量机设计方面的应用;（２）虚拟原型和计算机仿真结合物理试验在坐标测量机误差补偿方面的应用,提出虚拟闭环误差补偿。     

基于再制造工程的大型沥青混合料摊铺设备的设计与制造工艺研究

论述了工程机械再制造的意义,分析了当前国内外工程机械再制造的发展现状,对基于再制造工程的大型沥青混合料摊铺设备的设计与制造工艺进行了有益的探索,并针对大型沥青混合料摊铺设备的主要零、部件的材料选择、结构设计、制造与装配工艺设计等进行了研究,对再制造方法的可行性、使用性及经济性进行了评价.     

微细铣削铝合金6061表面毛刺研究

目的揭示微细铣削铝合金6061过程中,铣削工艺参数(切削深度a_p、每齿进给量f_z、切削速度v)、顺逆铣方式、刀具磨损对毛刺大小及形态的影响规律,为控制铝合金6061毛刺,提高表面质量,优化切削工艺提供参考。方法基于单因素试验方法,采用涂层硬质合金微直径铣刀,对铝合金6061进行了铣削加工试验,分别对切削参数单因素试验的逆铣、顺铣顶端毛刺大小数据以及刀具磨损、毛刺形态信息进行采集和分析。结果直观绘制了a_p、v、f_z对逆顺铣两侧顶端毛刺大小的影响规律图。单因素切削速度试验中,顺铣侧毛刺最大为323μm,逆铣侧最大为268μm;单因素每齿进给量试验中,顺铣侧毛刺最大为332μm,逆铣侧最大为331μm;单因素切深试验中顺铣侧毛刺最大为314μm,逆铣侧最大为264μm。结论逆铣比顺铣的顶端毛刺小,随切削深度增加,毛刺依次呈现长条须状、撕裂状、波浪形锯齿状。刀具磨损是造成切削过程不稳定的重要因素,同时也会造成毛刺形态和大小不稳定。为尽量减少毛刺,应采用锋利刀具和逆铣方式,控制切削深度,选择合适的切削速度和进给量。