RAFM与316L钢等离子喷涂Al_2O_3电绝缘涂层研究

在液态金属冷却、磁约束聚变反应堆中,磁流体动力学(MHD)压降是一个不容忽视的问题,包层结构材料内壁涂敷电绝缘涂层是降低MHD压降的最有效方法。本文利用大气等离子喷涂(APS)工艺分别在316L钢和一种新的低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢上制备Al2O3电绝缘涂层,研究结果表明:氧化铝涂层表面质量好;涂层的显微硬度较高、致密度较好;涂层与RAFM钢和316L钢基体结合较好,平均结合强度值分别为33.7和27.8 MPa;RAFM钢上涂层抗热震性优良,其原因在于RAFM钢的热膨胀系数与氧化铝陶瓷很好地匹配;两种钢基体上涂层的常温电阻率均为8.0×1012Ω.cm左右。

电子束焊接Ti-6Al-4V合金接头的疲劳裂纹尖端微区形态

通过对Ti-6Al-4V合金板材预制一定深度的疲劳裂纹,研究母材与焊缝区疲劳裂纹尖端的TEM显微形态。结果表明:经历疲劳循环后,位错密度大大增加,α/β相界面位错密度高,易成为位错形核的源区;在周期性疲劳载荷的作用下,位错以源区为原点呈放射状向四周发散运动;在焊缝区马氏体板条之间的细碎相之间,位错聚集严重,说明细碎相也易成为位错萌生的源区,从而成为疲劳裂纹形核的源区;在焊缝区马氏体板条宽度越窄,位错聚集密度越高,易成为疲劳裂纹萌生的位置。此外,TEM观察证实了裂纹尖端存在一定尺寸的塑性变形区。通过焊接接头分区的TEM对比分析,获得焊缝区比母材区更易萌生疲劳裂纹的相关证据。

微量氢对电子束焊接Ti-6Al-4V钛合金疲劳寿命的影响

对Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接试样进行高温气体渗氢,研究了置氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对Ti-6Al-4V疲劳寿命的影响进行考察。显微组织研究结果表明:置氢浓度低于0.120 wt%时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物;位错在次生的α、β相区聚集,α/β相界往往是裂纹萌生的根源。疲劳实验结果表明:随置氢浓度的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了Ti-6Al-4V的韧性,并加速疲劳裂纹的扩展,从而降低了疲劳寿命。

微量氢对电子束焊接TA15钛合金疲劳寿命的影响

对TA15钛合金电子束焊接试样进行充氢,研究了充氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对TA15疲劳寿命影响进行考察。显微组织研究表明:充氢量低于0.105%(质量分数)时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物。疲劳试验结果表明:随充氢量的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了TA15合金的韧性,固溶氢增加了疲劳裂纹的扩展速率,且氢通过影响裂纹尖端的性能加速疲劳裂纹扩展。焊缝区马氏体束呈团状结晶,且以团为单位统一变形,导致断口上呈团簇形态;且氢对马氏体团疲劳扩展中的行为有一定影响。

固溶氢对TA15钛合金电子束焊接头疲劳扩展寿命的影响

对TA15钛合金电子束焊接试样充氢,研究了氢对其显微组织形态和接头疲劳扩展寿命的影响。结果表明:充氢含量低于0.105%时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物;母材抗疲劳扩展的能力高于焊缝区;随着充氢含量的增加,接头的疲劳寿命大幅下降。其原因是,微量氢的存在降低了TA15合金的韧性,固溶氢提高了疲劳裂纹的扩展速率。氢在边界处的聚集加速了焊接接头内裂纹沿马氏体束边界的扩展,导致在断口形成了"团结构"这一特殊组织形态。