零夹杂42CrMo高强钢的超长寿命疲劳性能

利用超声疲劳实验方法研究了2种商业42CrMo钢和2种零夹杂42CrMo钢在不同热处理制度下的超长寿命疲劳性能.结果表明,42CrMo钢疲劳S-N曲线在106-109cyc范围内无平台出现,疲劳极限消失;零夹杂42CrMo钢在此寿命区间有明显的疲劳极限. SEM断口观察表明,42CrMo试样疲劳开裂大多起源于非金属夹杂物,而零夹杂42CrMo全部起源于基体表面.零夹杂42CrMo钢的最大特点是在2×106-109cyc内不易发生疲劳断裂,疲劳寿命的可靠性显著增加.

GCr15钢旋转弯曲超长寿命疲劳性能分析

轴承钢GCr15旋转弯曲超长寿命疲劳实验获得的应力-寿命(S-N)曲线数据分散性较大且呈连续下降趋势,不能用台阶下降的S-N曲线描述.断口分析表明,在高应力幅区疲劳破坏主要起始于试样表面的加工划痕或夹杂物;随着应力幅的降低,疲劳破坏主要起始于试样内部的夹杂物.内部破坏均带有鱼眼特征,大部分的内部夹杂物周围带有颗粒亮区(GBF区).夹杂物尺寸的较大分散程度和小尺寸夹杂物的簇集是引起GCr15钢疲劳寿命分散性较大的因素.使用推定的GBF区成长率能够定量分析夹杂物尺寸对疲劳寿命分散程度的影响.

超长寿命区间16Mn钢焊接接头疲劳性能

使用自行研制的TJU—HJ—I型超声疲劳试验系统装置进行了16Mn钢母材和焊接接头试件的超声疲劳性能试验，以探索其在超长疲劳寿命区间的疲劳行为。结果表明，无论母材还是焊接接头，其S—N曲线都是一条连续下降的曲线；在10^6～10^7循环周次范围内焊接接头不存在传统概念上的疲劳极限，载荷循环周次超过10^7甚至10^9以后，试件依然发生疲劳断裂。在超长寿命区间，焊接接头疲劳强度远低于母材的疲劳强度。使用现有疲劳极限数据去设计工作在超长寿命区间的焊接结构件是很危险的。

超长寿命小型自然循环铅铋快堆堆芯概念设计研究

以提高铅铋快堆的经济性与固有安全性为目标,开展100 MWt超长寿命小型自然循环铅铋快堆SPALLER-100概念设计,在选用PuN-ThN燃料和208Pb-Bi冷却剂的基础上,提出了一种添加固体慢化剂BeO的燃料组件设计方案,开展了堆芯布置研究和控制棒系统设计,分析了堆芯物理特性与稳态自然循环特性。结果表明:在低燃料装载量和小堆芯体积条件下,SPALLER-100堆芯换料周期达32 a,平均卸料燃耗高达210.38 MW·d/kg(HM),整个寿期内的反应性系数均为负值。稳态运行工况下燃料包壳、芯块最大温度均小于安全限值,反应堆具备一回路自然循环能力和一定流量自动分配能力。

Q235钢和16Mn钢接头超长寿命疲劳行为及疲劳寿命设计

使用自行研制超声疲劳试验系统对焊接接头进行超长寿命疲劳试验,对比了普通焊态焊接接头与超声冲击态焊接接头超长寿命区间的疲劳行为.研究结果表明:无论是焊态焊接接头还是超声冲击态焊接接头,其疲劳寿命S-N曲线均为连续下降曲线;焊态和超声冲击态焊接接头在1×107循环周次附近甚至1×109循环周次时接头试件仍然出现了断裂;对于不同焊后处理状态的焊接接头,分别给出了普通寿命区间和超长寿命区间(以1×107为疲劳寿命分界点)参考疲劳设计曲线,对今后焊接接头的疲劳寿命设计提出了建议.

超长寿命热-超声疲劳行为

工作频率在15～30kHz的超声疲劳技术是一种可以获取十亿周级以上超长寿命疲劳数据的可行而有效的方法.试件在高频超声载荷作用下会不可避免地产生摩擦生热.本文在研究球墨铸铁材料的超高周疲劳性能的同时,利用一种非接触红外线自动测温系统对整个实验过程中的试件进行了温度测试,实验表明超长寿命试件的温度变化可由两段组成:1107周前的温度徒升及随后的短暂下降;2107周后的相对温度平衡稳定.研究还进一步探讨了超长寿命疲劳的温度和频率效应.

利用超长寿命快堆嬗变亚锕元素的特性研究

对利用超长寿命快堆（ULLFBR）嬗变高放核废物亚锕元素（AMs）的堆芯物理特性进行了初步分析，得出了在ULLFBR中适当布置AMs，既可以嬗变MAs，又可以改善超长寿命反应堆的物理特性这一结论。

高碳铬轴承钢的超长寿命疲劳行为的研究

使用砂漏型试样对高碳铬轴承钢的S-N曲线特性和破坏机理进行了研究。通过旋转弯曲疲劳试验获得的S-N曲线按照破坏模式的不同被划分为裂纹萌生位置不同的两组。一组叫做表面破坏模式的S-N曲线,它发生在高应力幅短寿命区,是由试样表面晶体滑移引起的。另一组叫做内部破坏模式的S-N曲线,它发生在低应力幅长寿命区,是由试样内部的非金属夹杂引起的。由于内部破坏模式的疲劳破坏发生在表面破坏模式的疲劳极限上下很宽的应力幅范围,因此,试验材料的S-N曲线的形状与通常报道的阶梯形状的S-N曲线的形状不同,它具有两条S-N曲线的特性。通过对断口上裂纹萌生位置的详细观察和裂纹萌生位置的初期尺寸参数的计算,阐述了内部破坏模式的破坏机理,提出了基于尺寸参数的超长寿命疲劳极限的推定方法。

SUJ2轴承钢超长寿命疲劳行为研究

采用超声疲劳试验机研究SUJ2轴承钢的超长寿命疲劳。结果表明:对于复合氧化物和TiCN裂纹源,裂纹从夹杂物与基体界面处萌生;铁、铬合金碳化物裂纹源则为夹杂物本身开裂。颗粒状亮面(GBF)相对尺寸正比于裂纹源处夹杂物边缘的应力强度因子范围1/ΔK2inc,对于本实验的SUJ2材料,当ΔKinc>8MPa·m1/2时GBF不再形成。通过数据拟合得到了GBF内裂纹扩展规律:area^(1/2)_(GBF)/area^(1/2)_(inc)=(m_1+m_2N_f)^(m_0),证实了Paris公式可以用来描述GBF内的裂纹扩展。

高碳铬轴承钢超长寿命疲劳破坏过程的研究

研究了高碳铬轴承钢超长寿命疲劳的破坏过程.结果表明,在超长寿命区,约在疲劳寿命的5%—10%时疲劳裂纹首先在内部夹杂物处萌生,由于夹杂物周围的球形碳化物开始从基体剥离,在夹杂物周围形成许多不连续的微小裂纹.然后,相邻的微小裂纹相互连接,直到疲劳寿命的90%以上,裂纹开始连续扩展.

深层滚压加工对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的影响

深层滚压加工对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的研究表明:与深层滚压加工前相同,在高应力幅短寿命区,疲劳裂纹萌生于试佯表面;由于表面压缩残余应力的影响,疲劳强度有所提高．在低应力幅长寿命区,疲劳裂纹萌生位置从未经深层滚压加工试样的次表面向深层滚压加工试样内部没有压缩残余应力和硬化层的位置转移;因弯曲应力梯度的影响,疲劳强度有了较大的提高．深层滚压加工可以提高高碳铬轴承钢在超长寿命区的旋转弯曲疲劳强度．

GCr15钢超长寿命疲劳破坏的机理

通过对试样断口的观察、断裂力学分析以及FRASTA仿真的方法，研究了GCr15钢在旋转弯曲加载下超长寿命疲劳破坏的机理，阐述了其内部裂纹萌生和扩展的力学条件，建立了颗粒状白色区域（GBF）的形成机理模型。结果表明：GCr15钢的内部破坏是由材料内部的非金属夹杂物引起的，并且在夹杂物的周围伴有GBF的形成，整个内部裂纹具有典型的“鱼眼”形貌特征；内部起裂是超长寿命疲劳破坏的典型特征。GBF的应力强度因子幅值△KGBF（4～6MPa·m^1／2）是控制内部裂纹扩展的临界参数，并且其形成过程占据了超长寿命疲劳过程的绝大部分。

高速工具钢的超长寿命S-N曲线特征和内部裂纹萌生行为

为了研究高速工具钢超长寿命S-N曲线特征和内部裂纹萌生行为,使用沙漏形状试样在室温空气环境下进行旋转弯曲的疲劳试验。结果表明,材料的S-N曲线均由表面裂纹萌生型和内部裂纹萌生型组成。表面裂纹萌生型的S-N曲线位于高应力幅短寿命区,内部裂纹萌生型的S-N曲线位于低应力幅长寿命区。前者的S-N曲线向后者的转移几乎是连续的,回火温度对疲劳强度和寿命没有明显的影响。分别使用扫描电子显微镜、扫描探针显微镜和电子探针X射线微区分析仪对内部裂纹萌生位置和材料组织进行对比观察,在萌生内部裂纹的夹杂物周围存在一个颗粒区域,该区域内凸起的颗粒是组织中的球形碳化物。颗粒区是在内部裂纹扩展的应力强度因子门槛值范围以下形成的,对超长寿命疲劳起着重要的作用。

研磨加工层对高碳铬轴承钢超长寿命疲劳行为的影响

为了阐明磨石研磨加工层对高碳铬轴承钢JIS SUJ2超长寿命疲劳行为的影响,分别使用经砂纸研磨和电解研磨的砂漏形试样,在室温空气环境下进行旋转弯曲疲劳试验。砂纸研磨试样被除去部分磨石研磨层,电解研磨试样被除去了全部的磨石研磨层。结果表明,两种试样的S-N曲线由位于短寿命区的表面破坏模式和位于长寿命区的内部破坏模式的两条组成,表面破坏模式的S-N曲线受表面粗糙度和表面压缩残余应力的影响。内部破坏模式的S-N曲线不受表面条件的影响,是材料固有的特性。砂纸研磨试样表面破坏模式的疲劳极限最高,是电解研磨试样1．11倍和磨石研磨的1．20倍。表面压缩残余应力对表面破坏模式疲劳极限的影响可以用修正Goodman图表示。还讨论裂纹的萌生和扩展条件,推定超长寿命的疲劳极限。

加载频率对钢铁材料超长寿命疲劳性能的影响

使用82 Hz轴向加载疲劳试验机和20 kHz非间歇式加载的超声疲劳试验机,对比研究了超声加载频率对轴承钢GCr15和35CrMo超长寿命疲劳性能的影响。断口观察表明:82 Hz轴向加载和20 kHz超声加载的GCr15试样,在全应力幅范围既发生表面破坏又发生由夹杂物引起的内部破坏;而35CrMo试样在两种频率下均为表面裂纹破坏,GCr15在超声加载的条件下应力强度因子要比82Hz轴向加载的试样小。根据寿命数据比较,超声加载频率提高了试样的疲劳寿命。

高频振动下TC4钛合金超长寿命疲劳断面特征

在高频(20k Hz)振动下对对称拉压的TC4钛合金进行疲劳试验,对该合金分别经模拟体液浸泡、喷丸强化和固溶时效加喷丸处理后的超长寿命疲劳断面进行观察。结果表明,高频振动下TC4钛合金超长寿命疲劳裂纹萌生于Al元素富集区或内部氧化物等夹杂处,裂纹源区的小裂纹扩展主要表现为α相晶面滑移;TC4钛合金内部萌生裂纹与高强钢等的"鱼眼"型裂纹不同,即使夹杂处萌生裂纹也不存在明显的夹杂物区和光学暗区。

16MnR板材十字接头超长寿命疲劳极限的测定

疲劳破坏是铁道车辆焊接构架的主要问题,而国内焊接结构超长寿命的疲劳性能数据尤其缺乏。随着铁路高速、重载的发展,对我国现有超长寿命区间焊接结构的疲劳性能测定意义重大。作者利用瑞士RUMAL电磁高频疲劳试验机测定16MnR板材十字单面焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能,并采用标准法和Dixon-Mood法对测得的试验数据进行处理,整理出十字单面焊接接头在超长寿命区间的疲劳极限,这些结果可以为焊接结构的可靠性设计及服务寿命估计提供试验数据基础。

分子筛限域碳点实现超长寿命热活化延迟荧光

热活化延迟荧光（TADF）材料由于其较小的单重态-三重态能级差（△E ST），三重态可通过反系间窜跃转向单重态而发出延迟荧光，从而获得潜在的高荧光量子效率。这类材料独特的发光性能使其在光电器件、生物成像、传感等应用方面展现出优势.但目前报道的TADF材料主要集中于纯有机材料和有机金属络合物，

5A06铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能进行研究.疲劳试验结果表明,圆柱状母材试件、圆柱状焊接接头试件和薄板状焊接接头试件,在经历107循环周次后,S-N曲线仍呈下降趋势,没有发现明显转折,传统意义上的疲劳极限并不存在.焊接接头试件在107周次和109周次下的疲劳强度仅为母材的50%~70%.通过扫描电子显微镜进行断口形貌观察发现：母材疲劳扩展区断口较焊接接头断口平整,瞬断区呈韧窝状,而无余高焊接接头试件存在气孔、夹杂等焊接缺陷,导致疲劳性能明显降低.

超长寿命高安全性锌基锂电池的研究进展

锌基锂电池是以水溶液为电解质,金属锌为负极的新型二次电池,它克服了传统有机体系锂电池以及铅酸电池毒性大、易燃、循环寿命低、制作成本高的缺点,在大规模储能领域具有极大的应用前景。从锌基锂电池正极材料、电解液、锌负极等方面,介绍了这一体系存在的问题以及改进方案,并对这一储能体系未来的发展方向进行了展望。