高温水环境中镍基合金力学性能对裂尖力学化学效应的影响（英文）

力学与化学相互作用引起的力学化学效应会加速核电站中镍基合金的应力腐蚀开裂行为。焊接接头材料力学性能的不均匀性,将间接影响材料的力学化学效应。采用标准紧凑拉伸试样和有限元方法,研究得到了高温水环境中600合金屈服强度和硬化指数对裂纹尖端表面力学化学效应的影响,分析了弹性和塑性变形对裂纹尖端力学化学效应的作用。结果表明,600合金裂尖表面的力学化学效应受到屈服强度变化的影响,但硬化指数对裂尖表面力学化学效应的影响不明显。     

安全端焊接接头镍基合金600SCC裂纹扩展行为研究

镍基合金作为压水堆一回路安全端焊接接头焊缝的常用材料,由于严苛的服役环境以及焊缝处材料力学性能的不均匀使得镍基合金极易发生应力腐蚀开裂现象,对核电安全运行造成很大影响。为了解材料宏观结构参量变化(包括材料塑性性能以及应力强度因子K)对SCC裂纹扩展速率的变化,本文通过建立镍基合金600不同宏观结构参量下的SCC裂纹扩展有限元模型,分析了镍基合金600不同塑性以及载荷参数变化对裂尖塑性区和拉伸塑性应变的影响,结果表明塑性区尺寸及裂尖拉伸应变受到裂尖应力强度因子、屈服强度及硬化指数的影响,其中裂尖应力强度因子的影响较大,同时与屈服强度成反比,应力强度因子和硬化指数成正比;通过比较不同应力强度因子下计算所得SCC扩展速率结果和高温水环境下SCC扩展速率实验,获得了符合镍基合金600的特征距离r₀的取值范围;研究结果能为核电镍基合金600的高温水环境下SCC速率预测提供一定的科学依据。     

安全端焊接接头镍基合金600应力腐蚀裂纹的扩展行为（英文）

镍基合金作为压水堆一回路安全端焊接接头焊缝的常用材料,由于严苛的服役环境以及焊缝处材料力学性能的不均匀使得镍基合金极易发生应力腐蚀开裂(SCC)现象,对核电安全运行造成很大影响。为了解材料宏观结构参量变化(包括材料塑性性能以及应力强度因子K)对SCC裂纹扩展速率的变化,通过建立镍基合金600在不同宏观结构参量下的SCC裂纹扩展有限元模型,分析了镍基合金600不同塑性以及载荷参数变化对裂尖塑性区和拉伸塑性应变的影响。结果表明:塑性区尺寸及裂尖拉伸应变受到裂尖应力强度因子、屈服强度及硬化指数的影响,其中裂尖应力强度因子的影响较大,同时与屈服强度成反比,应力强度因子和硬化指数成正比;通过比较不同应力强度因子下计算所得SCC扩展速率结果和高温水环境下SCC扩展速率实验,获得了符合镍基合金600的特征距离r0的取值范围。研究结果能为核电镍基合金600在高温水环境下SCC速率预测提供一定的科学依据。     

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。     

分布位错法研究移动赫兹压力作用下次表面裂纹的力学行为

目的 用理论方法来求解复杂工况下的次表面裂纹问题,并分析裂纹尖端的力学行为。方法 利用叠加原理将主问题分成两个子问题,基于弹性力学集中力的Flamant解求解子问题一,基于分布位错技术求解子问题二。进一步建立关于位错密度的积分方程,利用Gauss-Chebyshev数值求积法求解此奇异积分方程,得到相关的力学参量。结果 得到了裂纹尖端的应力强度因子和靠近上表面裂纹尖端附近产生局部粘着的临界摩擦系数,并分析了裂纹长度、裂纹埋入深度对裂尖应力强度因子及临界摩擦系数的影响。在裂纹埋入深度一定时,两个裂尖的应力强度因子都随裂纹变长而先增加后减小。靠近表面的裂尖更容易发生粘着,裂纹长度越短,裂纹埋入深度越小,越容易粘着。临界摩擦系数随着裂纹长度的增加而缓慢增加,随裂纹埋入深度的增加,近似呈线性增加。结论 在赫兹压力作用下,当裂纹长度较短时,裂纹更容易往内部扩展;而当裂纹较长时,裂纹更容易往表面扩展。     

力学失配对电子束焊接接头疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高温合金电子束焊接接头区的疲劳裂纹扩展行为,深入分析了接头区力学失配对疲劳裂纹扩展方向及疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明,由于力学不均匀性的影响,电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展具有不稳定性,位于高匹配焊接区的疲劳裂纹偏离原裂纹扩展方向,跨越焊接区与母材,呈复合型扩展;焊接区疲劳裂纹的集团使得裂纹尖端有效应力强度因子减小,因而焊缝区裂尖局部有效裂纹扩展驱动力下降,导致接头的疲劳裂纹扩展速率下     

裂纹尖端局部形变带的TEM观察SCIEI

在透射电子显微镜(TEM)下对铁素体-奥氏体双相不锈钢薄膜拉伸试样进行了动态拉伸实验,发现在铁素体相和奥氏作相中在裂纹尖端有与裂纹扩展方向接近一致的局部形变带生成,其形成与裂尖Schmid因子、位借的屏蔽效应、潜在硬化和硬化系数的变化规律有关.当裂纹尖端优先在纯II型应力分量作用下开动与裂纹共面的滑移系、并且有合适的硬化系数下降速率时,裂尖易形成局部形变带。     

Effects of Stress Intensity Factor on Electrochemical Corrosion Potential at Crack Tip of Nickel-Based Alloys in High Temperature Water Environments

在高温水环境中,应力会提高镍基合金裂纹尖端的阳极溶解速率并加速裂纹扩展。采用弹塑性有限元方法,对高温水环境中镍基合金裂纹尖端应力和电化学腐蚀的关系进行研究。分析了应力强度因子对模拟高温水环境中600合金1T-CT试样裂纹尖端表面电化学腐蚀电位的影响,并讨论了弹性变形和塑性变形对裂纹尖端电化学腐蚀电位变化的影响。     

应力强度因子对高温水环境中镍基合金裂尖电化学腐蚀电位的影响（英文）

在高温水环境中,应力会提高镍基合金裂纹尖端的阳极溶解速率并加速裂纹扩展。采用弹塑性有限元方法,对高温水环境中镍基合金裂纹尖端应力和电化学腐蚀的关系进行研究。分析了应力强度因子对模拟高温水环境中600合金1T-CT试样裂纹尖端表面电化学腐蚀电位的影响,并讨论了弹性变形和塑性变形对裂纹尖端电化学腐蚀电位变化的影响。     

基于数字图像相关技术的SLM-IN718细观表面裂纹扩展机制

开展了室温下不同应力比(R = 0.1及R = -1)的原位疲劳试验,并结合数字图像相关技术(DIC)分析了选区激光熔化IN718镍基高温合金(SLM-IN718)的细观超高周表面裂纹扩展机制。结果表明：首先,DIC分析表明SLM-IN718受载时裂纹尖端出现了类似于蝴蝶形的塑性应变区,这与采用Von Mises屈服准则相一致;其次,分析裂尖前方应变场特征、位移场特征,确定SLM-IN718存在裂纹闭合效应,并对其裂纹闭合效应进行评估,对SLM-IN718而言,R = 0.1与R = 0条件下载荷分别达到最大载荷的53%与29%时裂纹张开;此外,建立了虑及裂纹闭合效应的裂尖塑性区尺寸评估模型,计算值与实测值一致性较好;最后,结合DIC分析结果探讨了SLM-IN718低应力条件下的表面裂纹扩展机制。     

Relationship between mechanical properties and grain size of AZ80 at 350℃ under different strain rates

The dynamic recrystallization refinement of magnesium alloy AZ80 by compression tests was studied,and its effect on the mechanical properties was investigated.It is observed that the microstructure of the as-cast billet with grain size of 240μm becomes refined to about 120,110,94 and 50μm after upsetting at 350℃ under strain rates of 0.01,0.1,1 and 10 s -1 respectively.The changes in the mechanical properties according to grain size show that yield strength significantly decreases with grain size increasing,while strain hardening exponent and micro hardness increase very sharply.Further,the grain size vs strain rate and change in Vickers micro hardness according to the various strain rates show that grain size and micro hardness decrease with strain rate increasing.     

预时效对车身用6016铝合金烘烤硬化性能的影响

采用硬度测试、拉伸试验和透射电镜等手段研究了不同预时效处理对6016铝合金烘烤前后微观组织和力学性能的影响。结果表明:6016铝合金具有较强的自然时效硬化能力,自然时效24 h的6016铝硬度比固溶态合金硬度增加了45.6%。自然时效超过24 h以后,合金硬度值变化不大。通过预时效处理可以显著提高6016铝合金的烘烤硬化效果。经550 ℃×30 min固溶+160 ℃×10 min预时效处理后,6016铝合金规定塑性延伸强度为131.4 MPa,伸长率为24.7%。再经175 ℃×30 min烘烤后合金规定塑性延伸强度达到199.5 MPa,烘烤硬化值(BH)为68.1 MPa,此工艺为6016铝合金车身板最佳的热处理工艺。     

Tensile Properties and Work Hardening Behavior of Laser-Welded Dual-Phase Steel Joints

The aim of this investigation was to evaluate the microstructural change after laser welding and its effect on the tensile properties and strain hardening behavior of DP600 and DP980 dual-phase steels. Laser welding led to the formation of martensite and significant hardness rise in the fusion zone because of the fast cooling, but the presence of a soft zone in the heat-affected zone was caused by partial vanishing and tempering of the pre-existing martensite. The extent of softening was much larger in the DP980-welded joints than in the DP600-welded joints. Despite the reduction in ductility, the ultimate tensile strength (UTS) remained almost unchanged, and the yield strength (YS) indeed increased stemming from the appearance of yield point phenomena after welding in the DP600 steel. The DP980-welded joints showed lower YS and UTS than the base metal owing to the appearance of severe soft zone. The YS, UTS, and strain hardening exponent increased slightly with increasing strain rate. While the base metals had multi-stage strain hardening, the welded joints showed only stage III hardening. All the welded joints failed in the soft zone, and the fracture surfaces exhibited characteristic dimple fracture.     

贝氏体含量对F/B双相管线钢力学性能的影响

采用700、720、740、760℃临界区热处理的方法,依次获得了4种不同贝氏体体积分数(16％、28％、41％、48％)的铁素体/贝氏体(F/B)双相管线钢.利用SEM、TEM及力学性能测试手段,研究了贝氏体含量对管线钢的强度、塑性和韧性的综合影响规律.结果表明,相比原始组织,F/B双相管线钢具有较低的屈服强度和相当...     

预时效处理对 Al-Zn-Mg-Cu 合金硬化响应及微观组织的影响

研究了预时效处理对Al-Zn-Mg-Cu铝合金薄板力学性能和微观组织的影响,测试了显微硬度和力学性能,表征了TEM微观精细组织。结果表明:固溶处理后在180 ℃立即进行人工时效处理,可获得Al-Zn-Mg-Cu合金的显著时效硬化效果,且在8 h后达到峰值硬度195 HV0.5,与基体呈共格关系的η′相为主要强化相;120 ℃×10 min为最佳的预时效处理制度,经14天的室温停滞后,相比于固溶+自然时效态,硬度降低了13 HV0.5,降幅达到10.7%,具有明显的抑制自然时效作用;预时效+自然时效态试样,经烘烤硬化处理后,屈服强度和抗拉强度分别达到了465和545 MPa,强度增量分别达到170和95 MPa,同时伸长率达到12.5%。     

Interrogations on the sub-surface strain hardening of grit blasted Ti-6Al-4V alloy

In this work we characterize the microstructural changes induced by grit blasting of the Ti6Al4V alloy and their effect on the sub-surface mechanical properties by means of micro- and ultramicro indentations techniques. It has been observed that the severe plastic deformation at the surface produces an increase in roughness. Such deformation, however, does not cause any evident hardening at the sub-surface zone, which contrast with the work hardening observed on blasted cp Ti and austenitic stainless steel 316 L. It is proposed that the different behaviour of the Ti-base alloy is related to its lower strain hardening exponent. The implications of the absence of subsurface hardening on the loss of fatigue strength observed by other authors are analysed.     

Development of Ti–V–Mo Complex Microalloyed Hot-Rolled 900-MPa-Grade High-Strength Steel

A new Ti–V–Mo complex microalloyed hot-rolled high-strength steel sheet was developed by controlling a thermo-mechanical controlled processing(TMCP) schedule, in particular with variants in coiling temperature. The effects of coiling temperature(CT) on various hardening mechanisms and mechanical properties of Ti–V–Mo complex microalloyed high-strength low-alloy steels were investigated. The results revealed that the steels are mainly strengthened by a combined effect of ferrite grain refinement hardening and precipitation hardening. The variation in simulated coiling temperature causes a significant difference in strength, which is mainly attributed to different precipitation hardening increment contributions. When the CT is 600 C, the experimental steel has the best mechanical properties: ultimate tensile strength(UTS) 1000 MPa, yield strength(YS) 955 MPa and elongation(EL) 17%. Moreover, about 82 wt% of the total precipitates are nano-sized carbide particles with diameter of 1–10 nm, which is randomly dispersed in the ferrite matrix.The nano-sized carbide particles led to a strong precipitation hardening increment up to 310 MPa.     

氩气处理对AZ91镁合金高温力学性能的影响

研究了氩气处理对AZ91镁合金高温力学性能的影响。结果表明,经过氩气处理后,每100g熔体中的氢含量从未处理的14.8cm^3降低至7.3cm^3,除气率高达50.7%;在20、100、175、250、325和400℃对合金分别进行拉伸试验,发现除气对合金抗拉强度和屈服强度的影响随温度升高而逐渐减小,但对伸长率的影响正好相反。在温度低于250℃时除气,合金强度显著提高,伸长率变化不明显,除气对在高温(250~325℃)拉伸时强度影响不大,但明显提高了镁合金的伸长率,另外,应变硬化指数(n)值相差不大(分别为0.04和0.03)。     

球形压痕法评价材料屈服强度和应变硬化指数的有限元分析

采用量纲分析法,建立了直径1 mm球形压头的无量纲函数.通过此无量纲函数和有限元计算,可推算金属材料的屈服强度和应变硬化指数.通过模拟,得到了屈服应变从0.00769到0.04范围的材料常数的拟合函数,并利用此拟合函数得到了屈服强度和应变硬化指数.通过模拟验证,此方法提高了计算精度并扩大了材料的计算范围.所获得的屈服强度平均误差是1.6%,应变硬化指数的平均误差12.6%.