新型超高强度钢应力腐蚀断裂行为研究

采用恒载荷拉伸应力腐蚀实验研究了23Co14Ni12Cr3及40CrNi2Si2MoVA两种超高强度钢在质量分数为3.5％的NaCl溶液中的应力腐蚀开裂行为,为两种超高强度钢在结构件中的安全使用提供数据依据.通过金相显微镜和扫描电镜(SEM)对两种超高强度钢的显微组织以及断口形貌进行了分析.恒载荷拉伸应力腐蚀实验结果表...     

D_(406)A钢在水介质中的应力腐蚀开裂特性

该文采用悬臂梁弯曲试验法对两种不同含碳量的D406A钢的应力腐蚀性能进行了试验研究,并从冶炼工艺、机械性能、组织结构、显微断口几方面分析了该钢的抗应力腐蚀开裂特性,为该钢在固体火箭发动机壳体的应用,提供了抗应力腐蚀破坏可靠性数据,并为该钢提供了制定壳体热处理工艺的依据。     

关于高强钢压力容器打压试验介质探讨

本文介绍了406、406A、D6AC高强钢在几种水性介质中的应力腐蚀试验结果,并对传统使用的0.5％重铬酸钾水溶液和不同浓度硼酸盐溶液缓蚀效果进行了对比分析,提出以四硼酸钠溶液代替重铬酸钾溶液作为高强钢压力容器理想的打压试验介质。     

C-T曲线通用性分析和试验研究

提出了疲劳寿命预腐蚀影响系数曲线(C-T曲线)通用性分析的C值直接对比法和C-T曲线参数统计对比法,并进行相关试验研究,得到了C-T曲线和载荷谱、应力水平以及裂纹尺寸基本无关的结论。C-T曲线是进行腐蚀条件下飞机结构疲劳寿命评定和分析的基础,为验证分析C-T曲线和载荷谱、应力水平以及裂纹尺寸的相关性,从C的定义和分布规律出发,提出了C值直接对比法和C-T曲线参数统计对比法,近似谱、不同恒幅应力水平以及不同指定裂纹尺寸下的预腐蚀疲劳寿命数据均表明了C-T曲线基本具有通用性;并进行了某型飞机结构主梁模拟试件在随机谱及恒幅谱下的预腐蚀疲劳试验,试验结果同样验证了上述结论,从而说明了C-T曲线的通用性。     

成果简介

1铸造锡青铜及焊接接头应力腐蚀性能研究本成果是为香港天坛大佛的设计选材、工艺选择和可靠性分析、寿命评估提供科学依据。采用目前国内外先进的应力腐蚀试验技术，全面地研究了天坛大佛用材的基材和焊接接头，在各种不同条件下的应力腐蚀倾向、应力腐蚀界限和应力场强度因子。首次提出C90300材料应力腐蚀性能试验数据与分析意见。采用弹塑性断裂力学的理论和方法解决了铜合金的断裂韧度测试问题；通过理论分析与试验研究，采用恒流电位方法解决了铸造材料的裂纹监测问题；根据实际疲劳数据分布假设，利用统计理论解决了大分散度疲劳数据…     

预腐蚀对AF1410电子束焊接头疲劳性能的影响

AF1410钢是一种新型的超高强度钢,是船舶、航空飞机的重要承力构件首选材料之一。这些承力构件通常采用电子束焊接,针对这些构件服役条件的特殊性,本课题提出了盐水预腐蚀对疲劳性能影响的试验方法,验证了AF1410钢电子束焊接接头在特殊环境下的可靠性。测试了不同腐蚀时间、不同载荷下AF1410钢电子束焊接接头在盐水中的腐蚀疲劳性能,对获取的大量试验数据进行了深入分析。试验结果表明,预腐蚀对AF1410钢电子束焊接接头的疲劳寿命有一定影响,会降低焊接构件在交变载荷下的使用寿命。     

用慢拉伸法研究GC-4超高强度钢的应力腐蚀开裂敏感性

 本文采用慢拉伸试验法研究了GC-4超高强度钢（40CrMnSiMoVA）的应力腐蚀开裂敏感性。结果表明,三种热处理的GC-4钢在典型模拟环境3％NaCl溶液和蒸馏水中都对应力腐蚀开裂敏感。环境介质的存在使该钢的抗拉强度、总应变和断裂能大大降低,而且,阴极极化和阳极极化都使其应力腐蚀开裂敏感性显著提高。分析表明,氢脆和阳极溶解都是导致GC-4钢应力腐蚀开裂的重要原因。     

海洋环境与疲劳载荷联合作用下喷丸超高强度钢损伤机制

舰载机起落架结构既要遭受海洋大气、海上盐雾和海浪飞溅等严酷海洋环境的侵蚀作用,又要承受较大的弹射起飞/拦阻着舰载荷,在海洋环境与疲劳载荷联合作用下超高强度钢起落架结构承载能力显著劣化,对使用安全构成严重挑战。针对超高强度钢喷丸和未喷丸两种试验件,基于舰载机服役的海洋环境,开展了腐蚀+疲劳交替试验和预腐蚀疲劳试验研究,得到了疲劳寿命变化规律,通过粗糙度、晶粒度、显微硬度、残余应力和疲劳断口分析,揭示了喷丸对疲劳寿命增强的作用机制、腐蚀+疲劳损伤交替作用机制和预腐蚀疲劳损伤作用机制。结果表明,喷丸强化后疲劳寿命平均增幅为93.1%;对于喷丸试验件,深度约为20 μm的轻微点蚀,导致疲劳寿命衰减幅度达到30%;喷丸强化与腐蚀两者之间存在着此消彼长的竞争机制;腐蚀+疲劳交替作用损伤机制对该型超高强度钢造成的疲劳寿命衰减要比预腐蚀疲劳损伤机制严重得多,加速腐蚀试验时间相同的条件下前者疲劳寿命为后者的47%~54%。     

干涉配合连接与应力腐蚀断裂

 本文研究了结构连接部位的应力分布,给出了干涉配合连接结构在外载荷作用下的应力腐蚀试验结果,分析了干涉量对应力腐蚀断裂的影响,对于干涉配合连接与应力腐蚀断裂的关系问题,在看法上与有关文献不尽相同。 由于干涉配合克服了严重的应力集中,所以干涉配合连接结构在外载荷作用下,耐应力腐蚀断裂的时间比普通连接的长,并且耐应力腐蚀断裂的时间随着相对干涉量的增加而增长。     

极化电位对7050铝合金应力腐蚀敏感性和膜致应力的影响

用流变应力差值法测量了不同极化电位下7050铝合金在3.5%NaCl水溶液(pH=10)腐蚀过程中表面钝化膜形成的拉应力,并用慢应变速率拉伸法测量了不同极化电位下的应力腐蚀敏感性。结果表明:7050铝合金在溶液中自然腐蚀时,表面钝化膜会产生一定的拉应力;阳极极化使表层拉应力明显上升,且随着电位升高应力增大;阴极极化时,当电位E≥-1100mV时表层拉应力随着电位的升高而降低,当电位E-1100mV时拉应力随着电位升高而升高。应力腐蚀敏感性与外加电位变化规律和钝化膜引起的附加拉应力变化完全一致。     

干涉配合连接工艺对高强度铝合金应力腐蚀的影响

分别采用间浸试验、恒载拉伸试验与慢应变速率拉伸试验方法研究了铝合金干涉配合连接件干涉量变化的应力腐蚀敏感性,确定了铝合金干涉配合应力腐蚀试验试样的适宜尺寸为b≥18mm,讨论了慢应变速率拉伸试验技术在本课题范围的适用性与缺口对应变速率的影响。     

变幅载荷下改善焊接接头疲劳性能的超声冲击与TIG熔修方法之比较

 在恒幅和变幅两种加载条件下,对16Mn 钢原始焊态和经过超声冲击及TIG熔修处理的焊接接头进行了对比疲劳试验。结果表明: (1) 在恒幅载荷作用下,TIG熔修试件与焊态试件相比,疲劳强度提高37 %左右,疲劳寿命延长2.5 倍;而在变幅载荷作用下, TIG熔修试件与焊态试件相比,疲劳强度提高34 %左右,疲劳寿命延长1.7～1.9 倍。(2) 在恒幅载荷作用下,超声冲击处理试件与焊态试件相比,疲劳强度提高84 %左右,疲劳寿命延长3.5～27 倍;而在变幅载荷作用下,超声冲击处理试件与焊态试件相比,疲劳强度提高80 %左右,疲劳寿命延长2.5～17 倍。(3) 在低中应力水平、中长寿命区域内,无论是在恒幅载荷作用下还是在变幅载荷作用下,使用超声冲击法提高焊接接头疲劳强度较TIG熔修法的效果更好。     

声发射技术在D6AC钢研究中的应用

本文讨论了声发射技术在D6AC钢断裂韧性试验、应力腐蚀试验和焊接延迟裂纹试验中的应用情况。结果表明,声发射技术可成功地用于测定D6AC钢断裂韧性中的开裂点与失稳点。声发射技术可以为D6AC铜应力腐蚀裂纹的扩展提供详细信息。对于检测D6AC钢的焊接延迟裂纹来说,声发射技术也是一种十分灵敏的检测工具。     

45NiCrlMolVA 钢助推器壳体的研制

选用 D6AC 钢设计制作助推器壳体。设计中不采用传统的强度设计理论,而是以断裂安全设计理论为基础,兼顾强度的原则来合理地选取σ_b、σ_s、K_(?)、K_(?)/σ_s 和厚度。经动、静加载的低温试验、脉冲载荷试验、低温和常温液压破坏试验,以及高温快速拉伸、应力腐蚀性能、环境、贮存等一系列试验,结果表明,壳体性能全部达到了要求的指标,无一例低应力破坏事故。这说明了选材、设计和工艺是合理的、可靠的。     

预拉伸对Al-Li合金应力腐蚀行为的影响

 在时效前对Al-Li-Cu-Mg-Zr合金进行拉伸变形,用慢应变速率拉伸试验和恒应变三点弯曲试验研究了合金的在3.5％NaCl水溶液中的应力腐蚀行为,并测定了合金的拉伸性能。表明预拉伸变形提高了合金的应力腐蚀抗力和强度。预拉伸变形量4％时,合金具有最低的应力腐蚀开裂敏感性和最高的断裂延伸率。预拉伸变形量从4％至8％时,对合金应力腐蚀开裂敏感性影响不大,合金的延伸率下降也不明显。用透射电镜分析了合金的显微组织与应力腐蚀性能及拉伸性能之间的关系。     

预腐蚀对AF1410钢疲劳寿命影响规律的研究

采用中性盐雾对AF1410超高强度钢进行不同时间的预腐蚀,并对预腐蚀后的试样进行不同载荷下疲劳试验,对预腐蚀疲劳寿命进行研究。得到了该材料的预腐蚀疲劳寿命S-N曲线,提出了预腐蚀对AF1410钢疲劳寿命影响系数C曲线,并对其进行曲线拟合;对预腐蚀不同时间T、不同疲劳加载S下的预腐蚀疲劳寿命数据进行全面分析,得到了预腐蚀时间和疲劳加载对材料寿命的影响系数C-T-S曲面,最终建立预腐蚀损伤对疲劳寿命影响的拟合公式,研究了预腐蚀对AF1410钢疲劳寿命影响的动力学规律。     

随机变幅载荷下结构疲劳可靠性分析——RDCDR模型

通过对恒幅载荷下疲劳应力幅与寿命之间的S-N关系的随机化处理,在Miner线性累积损伤理论下,建立了一种用于随机变幅载荷下结构疲劳可靠性分析模型(RDCDR模型)。模型中的各参数由恒幅疲劳试验数据采用最大似然法确定。采用Monte—Carlo法对模型求数值解。举实例说明了模型的应用。     

某机平尾大轴断裂损伤容限评定分析

根据某机平尾大轴在做疲劳试验时突然发生完全断裂,究其原因进行了损伤容限评定分析,并得出了分析结论:由于管壁腐蚀穿透裂纹已大于疲劳载荷谱工作应力所对应的临界裂纹长度,因此裂纹产生了不稳定扩展,换句话说,也就是疲劳载荷谱工作应力已大于腐蚀裂纹长度所对应的剩余强度要求值,因此导致了该大轴突然发生快速断裂。     

D406A超高强度钢的钻削性能研究

针对D406A超高强度钢的性能特点，选用了五种麻花钻进行钻削试验。结果表明，HSP15含钴超硬高速钢麻花钻较适于经热处理强化后D406A超高强度钢的钻削加工，且在钻头几何参数和钻削用量选择合理、使用合适切削液的条件下，可有效地改善D406A超高强度钢的钻削性能。     

加外极化对40CrNi2Si2MoVA钢腐蚀断裂特性的影响

 应用微机辅助电化学测试方法、控制电位慢拉伸及断裂力学试验方法,研究了外加极化对40CrNi2Si2MoVA钢在3.5％NaCl溶液中腐蚀断裂特性的影响。在阳极极化(-635mV)和阴极极化(1 350mV)电位下,慢拉伸断裂总应变ε_f相应为空气中的54％和49％。阳极极化(偶铜)增加了裂纹扩展速率,阴极极化降低了裂纹扩展速度。根据不同条件下腐蚀断裂特性参数的变化,结合宏观及扫描电镜断口分析,该钢在3.5％NaCl溶液中的腐蚀断裂机理为裂尖阳极溶解与氢脆共同作用。