P91耐热钢蠕变孔洞形核的力学机制

采用实验结合晶体塑性有限元的方法对P91耐热钢蠕变孔洞形核力学行为进行研究,分析了蠕变孔洞周围晶粒间的取向差分布,构建了晶体塑性有限元模型,计算了晶粒取向差(8.4°、16.9°、33.6°、50.0°、65.8°和77.1°)对晶界应力场的影响。结果表明:蠕变过程中晶界应力随时间逐渐降低,最大应力所在位置发生变化,这是由于晶粒转动、滑移系开动等多方面因素导致;当晶粒相位角在33.6°~50.0°时,应力集中强度高,EBSD观察支持了这一结果,说明相邻晶粒间取向差影响晶界处应力,其大小的变化证实了蠕变孔洞的形核依赖于相邻晶粒取向差。

CLEAVAGE RUPTURE OF Ti ALLOY TC11 UNDER FATIGUE-CREEP INTERACTION

The cleavage rupture behaviour of the Ti alloy TC11 with various microstructures,i.e., equiaxed,duplex and interweaving,has been studied under fatigue-creep interaction at 520℃.It was found to be not only related to the rate of creep void initiating,but also control- led by the creep strain accumulation on holding under tension test and stress state at crack-tip.This seem to be combinably offected by both value of critic void initiating strain and parameter,V_(GC),of critic void growth.

沥青混合料高温稳定性的单轴静载蠕变试验

为探讨油石比和空隙率对沥青混合料高温性能的影响,对AC-20改进型沥青混合料进行了单轴静载蠕变试验研究。结果表明,流变时间Ft值与混合料高温稳定性有较好的相关性,Ft值越大,混合料的高温抗变形能力越好;柔量—时间半对数曲线直线部分的截距a值和斜率m值越大,混合料的高温性能越差,相关性相对较差。当空隙率大于4%时,空隙率越小,混合料高温性能越好;在最佳油石比下,混合料具有较好的高温性能。

超超临界机组主蒸汽取样管Ⅳ型开裂分析

通过宏观和微观分析、硬度测试和管系应力计算分析了某1000 MW超超临界机组主蒸汽取样管泄漏的原因。结果表明:取样管泄漏性质为焊接热影响区Ⅳ型蠕变开裂。其早期失效的主要原因是管系布置的柔性不足导致二次应力过高。提出对T/P91等马氏体钢管道,需重视支吊架的合理设置和维护检修,以防管道发生早期失效。建议对高合金钢焊接接头进行寿命评估时除考虑等效蠕变应力之外,还需考虑应力三轴因子,以提高焊接接头蠕变寿命评估的精度。

不同固结状态下黄土坡滑坡滑带土的蠕变试验研究

为了研究黄土坡滑坡滑带土在不同固结状态下的蠕变特性,首先采用单向加载、加载—卸载、加载—卸载—再加载的方式分别固结滑带土,然后开展滑带土在不同固结状态下的剪切蠕变试验。试验结果表明:滑带土初始孔隙比为0.49,压缩系数a1-2介于0.37~0.45 MPa-1之间,属中等压缩性土;滑带土在单向加载至上覆压力后的孔隙比最大,压缩量最小,加载—卸载至上覆压力后的孔隙比最小,压缩量最大,加载—卸载—再加载至上覆压力后的孔隙比和压缩量介于二者之间。对于初始状态相同的滑带土,在经历不同加载—卸载—再加载固结状态后,在正应力和水平剪应力相同条件下,单向加载后的蠕变剪切应变最大,加载—卸载后的蠕变剪切应变最小,说明滑带土的剪切蠕变特性与加载路径和加载后的孔隙比密切相关。采用Burgers模型拟合蠕变试验数据,得出了不同固结状态下Maxwell模型和Kelvin模型的蠕变参数,拟合曲线和试验曲线能够很好地吻合,说明Burgers模型能够较好地反映滑带土在不同固结状态下的蠕变特性。

微量稀土对奥氏体耐热钢高温力学性能的影响

研究了微量稀土对Cr21Ni11N奥氏体耐热不锈钢高温热塑性及高温持久性能的影响。结果表明：在750~1250℃范围内,稀土显著提高耐热钢的热塑性,消除800℃的塑性低凹区,扩宽安全热加工温度范围近75℃。稀土显著延长耐热钢的高温持久寿命约3~5倍,并提高持久断裂塑性。钢中添加稀土后,其蠕变断裂机制由楔形裂纹为主的机制逐渐转变为空洞裂纹为主的机制,高温持久断口附近的楔形裂纹明显减少,且断口呈典型的韧窝状塑性断口特征。

单晶合金中孔洞对蠕变行为的影响

通过对有/无缺陷单晶镍基合金蠕变性能测试、组织形貌观察及采用有限元对近孔洞区域的应力场分析,研究了组织缺陷对单晶合金蠕变行为及组织演化的影响。结果表明:组织缺陷可明显降低单晶镍基合金的塑性和蠕变寿命。在高温蠕变期间,近孔洞区域的应力等值线具有碟形分布特征,并沿与施加应力轴成45°角方向有较大值,该应力分布特征可使合金中γ′相转变成与施加应力轴成45°角的筏状结构,并使圆形孔洞沿应力轴方向伸长成椭圆状。蠕变期间,在合金圆形孔洞缺陷的上、下区域具有较小的应力值,而在圆形孔洞的两侧极点处具有最大应力值,随蠕变时间延长,应力值增大,促使裂纹在该处萌生,并沿垂直于应力轴方向扩展是降低合金蠕变寿命的主要原因。

基于孔洞长大理论的多轴蠕变设计模型及其工程应用

多轴蠕变是高温构件失效的重要原因,工程设计中必须予以考虑。本文介绍了以孔洞长大理论为基础的多轴蠕变设计方法;探讨了孔洞长大的基本原理;讨论了基于该理论的5个常用模型;分析了这些模型在R5、ASME III、RCC-MR及VGB-R 509L中的应用,指出了高温构件多轴蠕变设计的困难,并对进一步的工作提出了建议。

含与不含晶界空穴的双晶体蠕变行为研究

基于晶体滑移理论,建立了各向异性镍基合金双晶体的蠕变本构模型和蠕变寿命预测模型,通过MARC用户子程序CRPLAW将上述本构模型进行了有限元实现,并对双晶体蠕变行为进行了计算分析,考虑了:(1)晶体取向的影响;(2)垂直、倾斜和平行于外载方向的三种位向晶界情况;(3)晶界处引进空间空穴的影响。结果表明,双晶体上特别是微空穴和晶界附近区域的蠕变应力应变呈现不同的变化规律,对此晶粒晶体取向和晶界位向有较大的影响;微空穴的存在削弱了双晶体的承载能力,显著地影响了双晶体蠕变持久寿命;相同条件下,垂直晶界对双晶体模型的蠕变损伤影响最为强烈,倾斜晶界次之,平行晶界最小;微空穴的生长与晶界位向和晶体取向有强烈的依赖关系,其中垂直晶界更有利于晶体滑移和微空穴生长。

快中子增殖反应堆燃料元件包壳材料的晶界工程技术应用展望

针对钠冷快中子增殖反应堆(简称快堆)燃料元件包壳材料316以及15-15Ti奥氏体不锈钢,讨论了通过晶界工程(grain boundary engineering,GBE)技术进一步提高材料抗辐照肿胀以及抗蠕变性能的可行性.通过GBE技术能够大幅增加材料中与孪晶相关的低Σ重合位置点阵(coincidence site lattice,CSL)晶界比例.快堆燃料元件包壳在固溶退火处理后还要经过20%左右的冷加工变形,目的是在显微组织中引入大量位错,吸收由辐照产生的点缺陷,并增加吸收裂变产物的陷阱.如果在这样的冷加工变形前大幅提高材料的低ΣCSL晶界比例,使冷加工变形时的位错滑移在具有特殊取向关系的晶粒间的传播以及位错在特殊结构晶界处的堆积排列发生变化,那么就有可能使冷加工后位错的分布状态有利于吸收更多的由辐照产生的点缺陷,提高材料抗辐照肿胀的能力.

城市固体垃圾应力-应变-时间关系试验研究

：通过室内蠕变试验，研究了城市固体垃圾（MSW）的蠕变变形规律。采用分级加载方式对初始孔隙比为2～4和初始有机物含量在15％～75％的MSW试样进行压缩降解试验。研究发现，应力一应变一时间曲线斜率随着初始孔隙比和初始有机物含量的增加逐渐减小，即材料压缩模量逐渐减小。采用指数模型拟合城市固体垃圾的应力．应变等时曲线，并取得了很好的拟合效果，模型参数简单易求，可反映城市固体垃圾压缩性的大小及其压缩机制。通过对指数模型求导，得到城市固体垃圾的切线压缩模量，切线压缩模量随初始孔隙比和易降解有机物含量的增加呈指数型衰减，初始孔隙比在2～3之间时，初始压缩模量衰减较快，也就是说，在该范围内，初始孔隙比对城市固体垃圾变形影响较大。

单晶合金中孔洞对蠕变行为的三维有限元模拟

通过对有/无缺陷单晶镍基合金蠕变性能测试、组织形貌观察及采用三维有限元对近孔洞区域的应力场分析,研究组织缺陷对单晶合金蠕变行为及组织演化的影响.结果表明:组织缺陷可明显降低单晶镍基合金的塑性和蠕变寿命.在高温蠕变期间,近孔洞区域的应力等值线具有碟形分布特征,并沿与施加应力轴成45°角方向有较大值,该应力分布特征可使合金中γ′相转变成与施加应力轴成45°角的筏状结构,并使圆形孔洞沿应力轴方向伸长成椭圆状.蠕变期间,在合金圆形孔洞缺陷的上、下区域具有较小的应力值,而在圆形孔洞的两侧极点处具有最大应力值;随蠕变时间延长,应力值增大,促使裂纹在该处萌生,并沿垂直于应力轴方向扩展,这是降低合金蠕变寿命的主要原因.

沥青混合料高温稳定性评价指标的试验研究

通过大量的室内试验,对沥青混合料高温性能的4种评价指标(动稳定度、车辙试验相对变形、单轴蠕变试验劲度模量、Superpave混合料最大次数下的残余空隙率)进行了比较分析。研究表明,采用不同评价指标来评价沥青混合料的高温性能,其基本规律是一致的;车辙试验的相对变形指标比较直观、准确;单轴蠕变试验与SHRP Superpave混合料高温性能的评价方法较为接近。车辙动稳定度指标有一定的局限性,建议采用其他3项指标来评价沥青混合料的高温性能。

基体沥青混合料空隙率对复合混凝土黏弹特性的影响

为了明确复合混凝土优良高低温路用性能的本质并指导复合混凝土路面设计,对复合混凝土在一般温度域范围内的黏弹力学性能进行研究。选择复合混凝土空隙率范围的3种代表值(22%、25%、28%),基于动态模量试验、弯曲蠕变试验和单轴压缩蠕变试验,探究基体沥青混合料空隙率对复合混凝土黏弹特性的影响。研究结果表明:复合混凝土的黏弹性能与基体混合料的空隙率关系密切,在低温条件下,VV=25%的复合混凝土具有相对较强的黏性特征;随着温度的升高,3种空隙率下的复合混凝土黏弹性能逐渐接近;到高温条件下,复合混凝土的黏性特征随空隙率的增大而减小。故相比于22%、28%空隙率的复合混凝土,25%空隙率复合混凝土同时具有较好的高温稳定性与低温抗裂性能。研究结果为复合混凝土设计时材料组成的选择和设计参数的选取提供参考。

城市生活垃圾变形特性影响因素的试验研究

为了进一步研究城市生活垃圾(MSW)的长期变形特性,探讨初始孔隙比、易降解有机物质量分数和降解条件对其变形特性的影响,采用自主研制的压缩一降解仪,进行了多种工况下MSW的蠕变变形试验。结果表明,荷载水平较低时,初始孔隙比越小,孔隙比随竖向荷载减小的速率越快;当密实到一定程度时,孔隙比随荷载的增加有趋于稳定的趋势。易降解有机物质量分数越大,MSW的压缩模量越小,变形量越大。在竖向应力较小时,降解条件对MSW的变形特性影响不大;当竖向应力较大时,降解条件对MSW的变形特性有显著的影响。MSW的变形是应力与降解耦合作用的结果,降解引起的变形要靠应力作用才能实现,同时降解对MSW试样的压缩模量有较大的影响,并且影响MSW的应力状态。因此,初始孔隙比、降解条件和易降解有机物质量分数不但对MSW的最终变形量有较大的影响,同时对MSW沉降变形过程也有显著的影响。

三峡库区重庆市奉节县花乐村滑坡成因机制及稳定性分析

平皋乡花乐村滑坡位于奉节县平皋乡高店村 ,是在老滑坡体上多次复活的具有两级滑面的大型基岩滑坡 ,其前缘覆于长江一级支流———梅溪河之上 ,滑体长 1.1km ,宽 5 40m ,体积 1.188× 10 4m3 ,老滑坡体具多组剪切裂隙和风化裂隙 ,前缘受河水冲刷形成有效临空面 ,在较大孔隙水压力作用下形成。浅层滑体为块石土松散堆积物 ,滑移面为块石土与碎裂岩体的接触界面 ,目前处于正在贯通阶段。据岩土样品的试验值、现场大剪值 ,结合地区经验值及反算值 ,确定计算滑面稳定性及剩余滑坡推力的抗剪参数 ,考虑到未来三峡水库蓄水 ,在不同工况下对老、新滑坡体进行稳定性计算 ,结果表明老滑坡在各种条件下是稳定的 ,新滑坡在饱水及水库蓄水后 ,处于临界蠕滑或失稳状态 ,需尽快进行治理。

HK40合金转化炉管残余寿命与蠕变孔洞及裂纹的统计分析

用光学显微镜(LM)进行大量测定表明,孔洞率不能反映材料的剩余持久寿命,也不能反映炉管的已有微裂纹损伤程度。本文论述其原因之所在。渗透探伤后统计蠕变裂纹最大深度(M)、裂纹密度(D)和平均开裂深度(A),除具有简易可靠的优点外,其结果与持久性能及超探分级有明显的相关性。此法可用来估计炉管的服役寿命,掌握、分析炉子运行情况。

蠕变抗力恢复热处理对21/4Cr-1Mo钢焊接接头蠕变空洞形态及其分布的影响

本文用光镜(OLM)、扫描电镜(SEM)分析了一段已服役约210000h 的电厂再热蒸汽管道焊接接头蠕变空洞的分布形态;分析了两种恢复热处理工艺(亚临界温度热处理和正回火热处理)对蠕变空洞形态及其分布的影响.试验结果表明,两种恢复热处理工艺都能减少蠕变空洞的数量,改善蠕变空洞的形态及其分布,使蠕变空洞由原来不规则的形状变成球形,使原来主要分布在晶界处的蠕变空洞部分“迁移”到晶内,从而改善了晶界处的应力状态,提高了蠕变抗力.比较两种恢复热处理工艺对减少蠕变空洞的数量,以及对改善螭变空洞的形态及其分布的作用后发现,正回火工艺优于亚临界温度热处理工艺.

扩散与幂率蠕变联合控制的孔洞受约束长大模型研究

高温环境下,材料蠕变变形与断裂的微观机制主要是晶界的孔洞化。蠕变过程中孔洞的长大是一种非常复杂的行为,很多因素会对孔洞的长大产生影响。基于扩散和幂率蠕变耦合控制孔洞长大理论,建立了新的孔洞受约束长大模型。研究结果表明:在孔洞长大速率主要由扩散控制的区域,基于本文提出的模型预测的孔洞长大速率与基于Needleman-Rice模型和Chen-Argon模型的计算结果一致;与不考虑约束效应的Chen-Argon模型相比,基于本文提出的模型计算出的孔洞长大速率较低。研究结果对保障我国高参数蒸汽转化装置的长周期安全运行具有重要的现实意义。

环氧模塑封装材料的蠕变损伤研究

文章对环氧模塑封装材料(EMC)的蠕变损伤进行了实验研究,对断口进行了扫描电镜观察,获取了EMC材料蠕变失效的微观机理。应用修正的Lermaitre蠕变损伤模型来描述损伤参数及预测蠕变损伤寿命。实验结果表明:EMC材料的蠕变具有明显的蠕变演化的三个阶段;颗粒与基质间的界面脱层和微空洞相互间的级联扩张是引发试样蠕变断裂失效的根本原因;由蠕变损伤模型预测的蠕变寿命在应力水平较低的情况下与实验吻合较好。