钝化膜应力导致不锈钢应力腐蚀

用恒位移加载台,在透射电镜（TEM）中原位观察应力腐蚀前后裂尖前方位错组态的变化以及微裂纹的形核和扩展.结果表明,310不锈钢在沸腾的25％MgCl2水溶液中应力腐蚀时腐蚀过程能促进位错发射、增殖和运动;当腐蚀促进的位错发射和运动达到临界状态时,应力腐蚀裂纹形核和扩展.测量表明,304不锈钢在沸腾MgCl2中自然腐蚀时表面钝化膜会产生一个附加拉应力,它可能是腐蚀促进位错发射和运动的原因.

生物瓣膜应力的数值模拟

应用有限元方法分析了瓣架的材料特性、瓣叶的材料特性和瓣叶的钙化等因素对瓣叶的应力分布的影响。分析结果表明 :采用全弹性材料的瓣架将改善瓣叶的应力分布 ,最大应力区域将远离接缝部位 ;将生物瓣瓣叶材料简化为拟线弹性材料时 ,对瓣叶最大主应力等值线的分布影响不大 ,计算结果在一定范围内存在差异 ;当瓣叶出现钙化时 ,钙化点及其周围产生应力集中 ,促进钙化的进一步加剧。

α-Ti在甲醇溶液中应力腐蚀敏感性和钝化膜应力随电位变化的一致性

利用α—Ti在甲醇溶液中恒电位腐蚀形成钝化膜前后流变应力之差可直接测量钝化膜引起的平均应力.用X射线光电子能谱(XPS)研究了钝化膜的成分.结果表明,当腐蚀电位V≥-240mV时,钝化膜产生拉应力,且随电位下降,膜致拉应力逐渐下降;当电位V≤-280 mV时,钝化膜引起压应力.α—Ti在甲醇溶液中应力腐蚀(SCC)敏感性随外电位的变化和膜致应力的变化相一致.当膜致应力是压应力时,不发生SCC;随膜致拉应力升高,SCC敏感性也升高.

组合壳体膜应力的简化计算

采用无力矩理论计算压力容器壳体中的膜应力,壳体材料的强度可以合理利用。传统的膜应力计算方法比较复杂,而计算研究点承受的外载荷的轴向分量是求解膜应力的关键。介绍了计算组合壳体各部位承受的外载荷的轴向分量的简便方法,进而求解膜应力。

EJMA标准第9版(含2011增补)加强型波纹管环向膜应力公式的进一步推导和修订

在结合笔者前文关于无加强型与Ω型波纹管环向膜应力公式的推导和修订基础上,对加强型波纹管环向薄膜应力进行进一步推导和修订。

EJMA第9版(含2011增补)无加强型波纹管环向膜应力公式的进一步推导和修订

在结合2013年第8期《压力容器》杂志刊登的《关于EJMA第9版(含2011增补)环向膜应力公式的修订探讨》一文的基础上,仅对U形波纹管环向膜应力公式进行了深入的推导,发现部分计算考虑不全面或有误,且未考虑外压对计算公式的影响。逐一对原标准公式及前文修订的公式进行了进一步的修订。后续将对加强型与Ω形波纹管进一步推导和修订。

关于EJMA第9版(含2011增补)环向膜应力公式的修订探讨

EJMA第9版(含2011增补)修订了Ω波纹管端管与加强元件的环向膜应力计算,但没有修订直边段、套箍,也没有修订加强型波纹管的相应计算。另外,加强型波纹管的波纹管及加强元件的计算没有考虑端波及中间波的不同。在EJMA中,波纹管和加强元件等每个部件或部分的环向膜应力计算的基本方法是相似的,本文尝试用Ω型波纹管的修订思想,对(无)加强型波纹管的波纹管及直边段、套箍、端管及加强元件的环向膜应力计算公式提出了修订建议,同时对Ω型波纹管的直边段、套箍的应力计算公式提出了进一步修订建议,以供波纹管膨胀节设计同仁参考,同时提请EJMA协会对其进行完善。

天湖水电站压力钢管膜应力优化设计

采用优化设计和模糊数学两门数学理论,对水电站压力钢管明管构造了一个完整的,合理的设计数学模型——水电站压力钢管明管膜应力区模糊优化设计数学模型.比较完满地解决了水电站压力钢管设计中人为地把现实存在的模糊集合规定为有明确边界的普通集合所带来的矛盾。并对天湖水电站压力钢管进行优化设计,取得了既安全又经济的效果。

恒外载和膜致应力共同作用对焊接接头裂纹尖端应力场的影响

应力腐蚀开裂(SCC)是影响结构材料裂纹尖端力学状态的主要因素之一。文中针对恒外载和膜致应力共同作用下对焊接接头裂纹尖端力学性能的影响,建立了SCC寿命周期有限元模型,得出氧化物在不同裂纹扩展阶段裂尖力学场的变化。结果表明,在恒定外载荷和膜致应力共同作用下,从深度为5μm的划痕到尺寸为2 mm的裂纹,膜致应力产生的裂尖Mises应力所占比例由60%下降到2%,膜致应力产生的裂尖拉伸应力所占比例由57.2%下降到1.9%;在恒外载和膜致应力共同作用下,膜致应力会促进裂尖金属发生位错和运动,从而造成膜的破裂和基体金属的裸露,引起微裂纹的形核和扩展。

不锈钢应力腐蚀敏感性和钝化膜引起的应力随电位变化的一致性

奥氏体不锈钢在沸腾 ＭｇＣｌ２溶液中将形成钝化膜．拉伸试佯成膜之前的流变应力和成膜后屈服应力之差就是作用在整个试样上的平均膜致应力．用３０４不锈钢（１Ｃｒ１８Ｎｉ０）测量了在不同电应下的沸腾ＭｇＣｌ２溶液中形成钝化膜所产生的膜致内应力 ．与此同时， 甲慢应变速率拉伸法测量了下同恒电位下的应力腐蚀敏感性． 结果表明，如电位Ｖ≤－５５０ ｍＶｓｃＥ，则钝化膜产生压应力．且下发生应力腐蚀，当电位Ｖ≥－５００ ｍＶｓｃＥ后．钝化膜产生拉应力，已随电位升高、应力增大， 应力腐蚀敏感性也随膜致拉应力升高而增大．因此，３０４不锈钢在沸腾 ＭｇＣｌ２溶液中应力腐蚀敏感性随外电泣的变化和腐蚀钝化膜引起的内应力随外电位的变化完全一致．

钝化膜应力导致不锈钢应力腐蚀的研究

用恒位移加载台,在透射电子显微镜(TEM)中原位观察应力腐蚀前后裂尖前方位错组态的变化以及微裂纹的形核和扩展。结果表明,310不锈钢在沸腾的25％MgCl_2水溶液中应力腐蚀时腐蚀过程本身能促进位错发射、增殖和运动。当腐蚀促进的位错发射和运动达到临界状态时,应力腐蚀裂纹形核和扩展。测量表明,321不锈钢在沸腾MgCl_2中自然腐蚀时表面钝化膜会产生一个附加拉应力,它可能是腐蚀促进位错发射和运动的原因。

双面氧化弯曲法研究钇对氧化膜内应力的影响

采用条状试样单面离子注入稀土钇双面氧化弯曲的氧化膜应力分析技术,研究了钇对形成Al_2O_3的合金和涂层氧化膜生长应力的影响,结果表明,在实验注入的剂量范围,钇能降低Co—30Cr—6Al溅射涂层上氧化膜应力,相反地增大了Fe一23Cr—5Al合金上氧化膜应力,认为其原因在于钇是否促进了氧化膜的塑性形变,另外,注入钇的Co—30Cr—6Al涂层初始氧化时膜内应力的变化与钇对涂层氧化机制的影响有关。

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。

Ta,Nb氧化膜破裂的临界应力的测量及其影响因素的研究

本工作将测量金属氧化膜应力的单面氧化弯曲法和检测氧化膜破裂的声发射技术相结合,创新性建立了金属氧化膜开裂临界应力的测量装置。首先用对照实验说明了声发射系统检测氧化膜破裂的灵敏性及所用波导的有效性,并阐明了试样表面光洁度。

3英寸锗基HgCdTe表面ZnS钝化膜的应力研究

针对大面积碲镉汞表面钝化膜的应力问题,基于磁控溅射技术在3 in Ge基碲镉汞表面采用不同工艺条件沉积了ZnS钝化膜,并对其进行了退火处理。利用台阶仪和原子力显微镜(AFM)对ZnS钝化膜的应力及表面形貌进行了表征分析,结果表明:在磁控溅射方法中适当提高沉积温度和降低溅射功率,有效降低了ZnS钝化膜应力,平均应力由原来的924 MPa减小到749 MPa,且提高了应力分布均匀性;此外,退火处理有效降低了钝化膜的应力,并改善了ZnS薄膜的晶粒大小一致性和致密度。该研究为减小大尺寸碲镉汞表面钝化膜应力提供了思路。

微晶化对Ni20Cr合金热生长氧化膜应力的影响

利用氧化膜应力原位测量装置对Ni20Cr微晶涂层/合金体系在1000℃空气中氧化过程中发生的弯曲挠度变化进行测量.结果表明,微晶涂层1000℃氧化所形成的Cr_2O_3氧化膜中存在压应力,应力绝对值高于相同厚度的合金表面的热生长氧化膜,其原因在于涂层/Cr_2O_3界面结合好,应力释放较小.降温冷却过程中,通过微晶涂层的蠕变使部分氧化膜热应力得以释放.

pH值对7050铝合金膜致应力和应力腐蚀敏感性的影响

采用慢应变速率拉伸法和流变应力差值法研究了7050铝合金在3.5%（质量分数）NaCl水溶液中膜致应力和应力腐蚀敏感性随pH值的变化规律。结果表明：当pH≤7时,随着pH值的增大,膜致应力和应力腐蚀敏感性均下降,当pH〉7时,膜致应力和应力腐蚀敏感性随着pH值的增大而提高;而当pH=1,14时,腐蚀的类型为剥蚀,合金基体发生剥落,表面没有钝化膜产生。pH值在6-9之间时,膜致应力随pH的变化比较平缓,而pH在2-5和10-13之间时,膜致应力变化则较为剧烈,整体的变化曲线呈山谷形。膜致应力和应力腐蚀敏感性具有很强的相关性。XPS研究表明,膜致应力值与钝化膜的成分有关。

对角伸展太阳帆结构及膜面应力导入分析

为研究膜面应力导入方式及应力大小对太阳帆结构的影响,进行了有限元模拟分析.首先,阐述了此类太阳帆导入膜面应力的必要性及其合理范围,并介绍了膜面应力导入的3种方式;其次,利用有限元软件ABAQUS,以欧洲航天局和德国宇航中心研制的20 m×20 m太阳帆为目标建立模型,然后采用静力法并考虑非线性的影响,分别对3种方式导入膜面应力的太阳帆进行结构分析,模拟太阳帆完全展开时在光压作用下膜面的变形和支撑结构的静力响应,获得膜面应力与豆荚杆轴压之间的关系,确定了膜面应力的合理范围;最后,对比分析了不同导入方式对膜面应力分布以及不同膜面应力对帆面形态和结构刚度的影响.结果表明:不同的应力导入方式,太阳帆膜面角落处均会出现应力集中,但膜面褶皱分布不同;膜面导入应力越大,基频越大,同时利于结构整体运动的控制.

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。

膜致应力对应力腐蚀裂尖力学特性的影响

针对裂尖力学状态是导致应力腐蚀开裂(SCC)的主要因素之一,裂尖氧化膜生成会使SCC裂尖力学场发生改变,从而影响应力腐蚀开裂速率这一问题。研究高温水环境中膜致应力对核电结构材料应力腐蚀开裂的影响,采用ABAQUS软件,分析膜致应力随氧化膜厚度改变而导致的裂尖力学特性变化。结果表明,裂尖的氧化膜越厚,产生的膜致应力越大,导致裂尖发生塑性变形,进而使裂尖表面氧化膜开裂倾向更加明显。