残余应力对P91钢断裂行为的影响

通过面外局部压缩法在CT试样中引入残余应力后进行了准静态断裂拉伸测试,以研究残余应力对试样断裂行为的影响机理;同时利用有限元方法建立了LOPC法引入的残余应力对不同裂纹深度试样断裂行为影响的评估模型,通过CT试样准静态断裂拉伸试验验证了模型的准确性。从数值模拟与试验结果中可以看出,残余拉应力降低了断裂时的载荷与位移,残余压应力的作用效果相反;随着初始裂纹深度的增加,残余应力对断裂载荷的作用效果并未产生明显变化,而对断裂位移的作用效果明显增强;两种类型的残余应力均增大了启裂J积分,但残余压应力对应的J积分大于残余拉应力对应的J积分;随着裂纹深度的增加,J积分逐渐增大。

玉石及中国古代玉器的PIXE分析

本文用外束PIXE技术分析了中国古代玉器和玉石的主量、微量元素的种类和含量。实验结果表明,外束PIXE技术在判定古代玉器的玉料来源和区别不同产地玉石方面具有广阔的应用前景。

用于中国古代玉器质地鉴测和溯源中的无损分析方法

外束质子激发X射线荧光分析法(PIXE)、X射线衍射法(XRD)和激光拉曼光谱技术(LRS)是应用于科技考古研究中的三种无损分析技术,可广泛应用于中国古代整件玉器的无损伤研究.首先介绍了三种无损分析方法的原理、进展和应用,并对透闪石-阳起石型、蛇纹石型、长石型、青金石和绿松石这五种常见玉石进行了无损测试.在此基础上对出土于河南安阳市殷墟和浙江余杭良渚遗址群的156件完整玉器进行了成分、矿相和结构的无损测试,初步研讨了它们的质地和来源.

基于TTP参数法的25Cr20NiNbN钢持久寿命评估方法

结合常规时间-温度(TTP)参数法和粒子群优化算法(PSO),建立了Larson-Miller(LM),Orr-Sherby-Dorn(OSD)和Manson-Harferd(MH)模型,然后利用这3种模型对25Cr20NiNbN钢的持久寿命进行了评估,并利用Z参数对3种参数模型的预测准确度进行分析。通过分析3种模型的预测结果,发现MH法的预测结果准确度最高。对不同可靠度下材料的持久寿命进行计算,保证了预测结果的可靠性。

不同温度下管线钢氢脆的多尺度综合试验研究

针对氢能源管道储运过程中的氢脆问题,设计电化学充氢条件下的X80管线钢临氢行为综合测试试验,实测温度对管线钢氢脆敏感性的影响。结果表明:氢扩散系数和钢内壁氢浓度随着温度的升高而增加;315 K下X80管线钢的断后伸长率及断面收缩率最小,氢脆指数最高;试样断口形貌呈脆性断裂特征。分子动力学模拟结果进一步表明,315 K下裂纹尖端的位错和孪晶释放极少,因此诱发了脆性扩展行为。

脉冲电流作用下熔孔尺寸对止裂性能影响的仿真研究

采用有限元方法模拟带预制裂纹的构件在脉冲电流作用下的温度场,利用“生死单元”技术模拟脉冲作用出现的熔孔.在恒定载荷作用下产生熔孔现象时,建立求解应力强度因子模型,探究脉冲作用后熔孔尺寸对钝裂纹应力强度因子的影响.证明在恒定载荷作用下,随着熔孔尺寸增加,X轴最大应力位于裂纹尖端处呈下降趋势,修正后的应力强度因子呈上升趋势.在一定尺寸范围内,修正后的应力强度因子小于尖裂纹的应力强度因子,熔孔形成的钝裂纹对于裂纹尖端止裂才会有效果.研究结果可为含缺陷金属构件的修复机理研究提供科学参考.

应变强化对304不锈钢脉冲电流止裂的影响

对脉冲电流止裂后的应变强化奥氏体不锈钢的组织和性能进行研究。结果表明,脉冲电流止裂后,在温度场和应力场共同作用下,应变强化304奥氏体不锈钢止裂处的金相组织形成了凝固区、再结晶区、马氏体区,其中马氏体区内马氏含量随应变量的增加而不断提高,且热影响区范围也进一步扩大,再结晶区也由部分再结晶转变为完全再结晶。应变强化奥氏体不锈钢的硬度随变形量的增加而增大,但由于脉冲止裂后,熔孔周边产生凝固区和再结晶区,使裂纹止裂处材料硬度又有了明显降低;而硬度的降低,在一定程度上表明其塑性的提高,这将有利于抑制裂纹的二次扩展。

裂纹尖端钝化对CT试样力学性能影响的试验研究

通过平面断裂韧度实验对紧凑拉伸(CT)试样的力学性能进行研究,分析了尖裂纹和钝裂纹试样的断裂形貌特征,并定量分析了裂纹尖端钝化对力学性能的影响。实验结果表明,尖裂纹计算得出的断裂韧度值、最大断裂值、塑性分量和最大位移量都小于钝裂纹对应的数值,裂纹尖端形成的钝化区有利于抑制裂纹扩展,提高了抵抗断裂的能力,能够达到止裂的目的。随着裂纹尖端曲率半径的不断增加,存在最佳钝裂纹曲率半径。当曲率半径超过其值,刚度出现轻微退化,塑性分量在外加载荷输入能量中所占的比重越来越大,断裂韧度提升明显,增强了试样的承载能力。研究结果可为定量评价裂纹尖端钝化对力学性能的影响提供科学依据。

奥氏体不锈钢脉冲电流止裂处的晶间腐蚀性能及其评价方法

采用草酸电解浸蚀试验和恒电位极化试验研究了敏化处理前后304不锈钢脉冲电流止裂处的晶间腐蚀性能,得到适合评价裂纹止裂处晶间腐蚀性能的方法。结果表明:经脉冲电流止裂后,止裂处的凝固区、细晶区、形变马氏体区晶界处均未析出碳化物,而经恒电位极化后,晶界处的钝化膜完整,未发生晶间腐蚀;经草酸电解后,敏化试样止裂处不同区域的晶界处均发生了腐蚀,说明草酸电解法不能区分脉冲止裂后不同微区晶间腐蚀性能的差异;经恒电位极化后,敏化试样止裂处凝固区和细晶区晶界处的钝化膜稳定性较好,具有一定的耐晶间腐蚀能力,形变马氏体区发生了严重的晶间腐蚀;恒电位极化法是评价奥氏体不锈钢脉冲电流止裂处晶间腐蚀性能的一种有效方法。

拉幅定型机烘箱内风道的数值模拟与结构优化

为改善拉幅定型机烘箱内风道的气流分布和喷嘴出口速度不均匀的现象,采用Fluent 14.5软件对风道的流场和压力场进行数值模拟,分析风道的速度矢量图,计算不同位置喷嘴的出口速度.模拟计算结果表明:在风道内等间距安装5块倾斜角为4°的导流板,并调整风道锥角为3°时,可以很大程度改善风道内气流分布和喷嘴出口速度的均匀性,结构优化也较为合理可行.

模拟分析壳程结构参数对缠绕管式换热器综合性能的影响

采用数值模拟的方法,建立合理简化的缠绕管式换热器的流体动力学模型,考察缠绕管式换热器的壳程结构参数对其流动和换热性能的影响.结果显示,换热器盘管层数的增加并未带来努赛尔数的明显变化,仅阻力系数的增大不足以引起换热器综合性能评价因子数值的波动.随着换热管轴向间距加大,努赛尔数、阻力系数和综合性能评价因子都呈现出先增大后减小的趋势.换热器垫条厚度的增加则会引起努赛尔数的增加,伴随阻力系数降低,综合性能评价因子的数值明显升高.对比后得知,垫条厚度对缠绕管式换热器的换热和流动性能的影响最为显著.研究结果可为缠绕管式换热器优化设计提供参考.

在役超临界机组P91材质主蒸汽管道失效分析

采用显微组织观察和力学性能测试等方法,对某火电厂服役时间约32 000h的在役超临界机组P91材质主蒸汽管道弯头焊接接头进行取样分析研究。结果表明,经过长时间服役后,弯头焊缝内表面均出现裂纹,且裂纹均出现在焊缝与母材的交界处,呈环向开裂。材料抗拉强度、硬度及冲击功等各项力学性能虽满足相关标准要求,但显微组织发生了蠕变损伤。设备发生泄漏的主要原因,是由于焊接接头处不同材料力学性能不同,进而在高温条件下发生蠕变变形,变形的不协调使得热影响区产生裂纹。

主蒸汽管道弯头热影响区开裂机理

某超临界机组主蒸汽管道发生开裂,开裂部位均位于焊缝近弯头侧。对开裂的焊接件进行解体,采用宏观检验、化学成分检测、微观组织分析、常规力学性能检验等实验方法,并结合热推弯头制造工艺进行开裂机理研究。结果表明:弯头基体存在大量质脆的金相夹杂物,易剥落形成空穴;弯头晶粒度严重超标,使得在焊接过程中弯头热影响区正火区与回火区晶粒度差异极大;弯头抗拉强度接近标准要求下限。弯头材质劣化是此次开裂的主要原因。直管段各项性能基本正常。在使用过程中,高温蒸汽冲刷使得金相夹杂物脱落形成空穴,裂纹起源于管道内表面焊熔合线近弯头侧,沿弯头侧热影响区正火区扩展至正火区与回火区交界处,直至裂透。

不同成矿机理和地质环境下形成的软玉的化学成分特征

利用外束质子激发X射线荧光(PIXE)分析技术对国内外软玉进行主量和微量元素测定,并分析软玉在化学成分上存在的差异与玉矿成矿机理和地质环境之间的关系。软玉依据成矿机理不同可以分为2种类型:第一种类型的软玉由花岗闪长岩和白云石大理岩接触交代而形成,主要化学成分偏向于透闪石,但是少数样品受地质环境影响会变为阳起石;第二种类型的软玉由镁橄榄石与中-低温热液交代作用而成的蛇纹岩再同围岩(大理石或白云石)接触交代蚀变而形成,主要化学成分接近甚至已转化为阳起石。第二种类型的软玉比第一种类型的软玉含有更多的Cr、Co、Ni等过渡金属元素。两种类型玉石的微量元素含量上的差异可为主要成分为软玉的中国古代玉器的玉料来源判定提供科学参考。

裂纹尖端塑性区对304不锈钢脉冲电流止裂的影响

分别对裂纹尖端附近有塑性区和无塑性区的304不锈钢脉冲电流止裂试样进行了显微观察和纳米压痕试验。结果表明,有裂纹尖端塑性区的304不锈钢,在脉冲电流止裂后,止裂处发生了相变和再结晶,在温度场和应力场共同作用下分别形成了凝固区、细晶区和形变诱发马氏体区;而无裂纹尖端塑性区的304不锈钢,裂纹止裂处只有凝固区。纳米压痕试验表明304不锈钢的疲劳裂纹尖端处具有较大的残余应力,且残余应力随着远离裂纹尖端而迅速衰减;经过脉冲电流止裂后,裂纹尖端形变诱发马氏体的产生导致该处体积膨胀,产生相变应力,增大了裂纹止裂处周边的压应力值,这有利于抑制裂纹的二次扩展。