弯曲载荷下涂层断裂行为

采用静载下的三点弯曲试验,详细分析观察了高速电弧喷涂LX88A金属基陶瓷涂层的断裂行为.研究发现涂层中某位置所受力矩达到一定值时,该处会产生垂直于界面的裂纹,故可将力矩是否达到临界值作为该位置产生裂纹的条件.有限元分析结果也证明了上述结论,对于三个不同位置的裂纹,当裂纹产生时该位置处界面附近的应力水平基本接近.研究结果可以为涂层构件的设计提供参考.     

纳米压痕试验确定80Au/20Sn焊料蠕变参数

80Au/20Sn焊料合金被广泛用于微电子及光电子封装中,其焊料的蠕变性能对于器件的长期运行至关重要.描述蠕变行为的蠕变参数.对于求解蠕变本构模型及分析蠕变机制具有重要意义.在不同加载速率及不同温度下对80Au/20Sn焊料进行了恒加载速率/载荷纳米压痕试验,用半椭圆模型对出现"挤出"压痕的接触面积修正后由Oliver-Pharr法求得了不同温度下的弹性模量及硬度,基于压痕做功概念获得了蠕变参数.结果表明,基于压痕做功概念得到的蠕变应力指数和蠕变激活能与传统单轴拉伸蠕变测试结果相差在13%以内,说明该测试和分析方法能在一定程度上预测焊料的蠕变参数.     

纳米压痕法测量80Au/20Sn焊料热力性能

采用恒加载速率,载荷纳米压痕试验测量了25,75,125及200℃下80Au/20Sn焊料的热力性能.结果表明,加载速率、施加载荷和温度对压痕载荷一位移曲线影响显著;80Au/20Sn焊料具有较强的加载速率敏感性,显著的尺寸效应,125和200℃下出现了明显的"挤出"现象;应用半椭圆模型对产生"挤出"的接触面积修正后基于Oliver-Pharr方法求得了弹性模量和硬度;弹性模量和硬度随加载速率的增加迅速增大后趋于稳定,随施加载荷增加先减小后几乎保持不变,随温度升高而急聚降低.     

P92钢Ⅳ型开裂的显微组织变化

首先分析了P92钢焊接接头的显微组织和硬度分布,然后利用不同时间的P92钢焊接接头持久试验,分析了接头的蠕变损伤演化.结果表明,在650℃和70MPa下,经历3000h的持久试验后,P92钢焊接接头各微区均未发生明显的蠕变损伤;当持久试验时间超过4032h后,在细晶区(FGHAZ)和临界区(ICHAZ)内出现了大量的蠕变空洞,而粗晶区(CGHAZ)和焊缝金属中未出现蠕变空洞;当持久试验时间达到7000h后,细晶区和临界区中的蠕变空洞长大,并有相互连接的趋势;当试验时间达到7026h后,持久试样发生了脆性蠕变断裂,断裂位置在热影响区内,为典型的IV型蠕变开裂.     

大变形海底管道工程临界评估研究进展

大变形海底管道作为长距离深海油气运输的主要载体,其性能非常重要。Reel-lay卷管铺设方法是在传统的S型和J型铺管技术发展而来的可以陆上焊接的铺管技术,在卷管和铺设过程中管道会受到超过屈服强度的较大塑性变形,超出了常规意义上金属材料的力学应用范围,因此需要对管道的安全性进行工程临界评估(ECA)。含缺陷金属材料在塑性阶段的力学评估研究对于大变形海底管道的应用至关重要。工程临界评估常用方法包括EPRI法、参考应力法和参考应变法。介绍EPRI法,包括弯曲条件下管道环向裂纹的J积分解和高、低匹配V型坡口焊缝的极限载荷解,以及通过滑移线理论对冶金复合管V型坡口焊缝的等效转化方法。介绍参考应力法,包括管道极限载荷解的优化以及其在管道双轴应力条件下的修正。介绍修正的参考应变法,使之能够应用于大尺寸裂纹评估。最后将各种方法的优缺点和适用范围予以总结,并提出目前工程临界评估尚未解决的问题。     

双相不锈钢CMT-P复合焊接微区组织特征

引入CMT-P复合焊接方法成功制备了成形质量优异的UNS S32750超级双相不锈钢焊接接头，选用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及透射电镜等设备研究了接头不同区域的微观组织. 结果表明，焊缝、热影响区和母材组织呈现显著差异. 与母材和焊缝相比，热影响区内奥氏体含量最低(32.3%)，但焊接接头各微区的奥氏体含量均满足不低于30%的标准要求．由于焊接热循环过程中再加热的作用，焊根及热影响区中析出了尺度和形貌均不同的晶粒内γ₂和晶粒边界γ₂，而焊缝填充区没有γ₂析出．此外，焊根和热影响区均析出了短棍状Cr₂N，主要分布在铁素体晶粒内和晶粒边界，Cr₂N析出致使相邻铁素体基体形成了明显的贫Cr区．     

正火温度对G115钢组织及650℃强度的影响

在1030~1120℃温度区间,对G115钢进行不同温度的正火处理随后进行780℃×3 h回火,并对其进行显微组织和650℃拉伸性能研究。拉伸结果表明:随正火温度的升高,650℃强度呈现"M"形变化特征。组织观察发现,1030℃时,晶粒重结晶未完全完成;随正火温度由1065℃升至1095℃,G115钢原奥氏体平均晶粒尺寸由38.40μm,减小至34.45μm左右,在1075℃至1095℃出现"平台";当温度升至1120℃时,原奥氏体平均晶粒尺寸为67.64μm,长大明显。对不同正火温度试样扫描电镜(SEM)的背散射电子(BSE)观察,均发现较多的富W和Fe元素的Laves相。Laves相的尺寸和尺寸超过1000 nm Laves相所占的比例呈现"W"形变化特征。650℃强度随正火温度的变化规律主要与大尺寸的Laves相相关。     

金属基陶瓷涂层弹性模量和界面断裂韧度

对双面涂层三点弯曲试验方法进行了改进(两面涂层不必等厚度),基于该理论对一种铁基陶瓷涂层进行了试验研究,并与单面涂层的三点弯曲试验结果进行了比较.结果表明,随涂层厚度的增大,弹性模量增大.分析认为,一方面涂层越厚,测量精度越高;另一方面涂层厚度增大,孔隙率降低,使得弹性模量增大.研究发现涂层弹性模量与喷涂方向有关,呈现了各向异性的特性.文中还介绍了测量涂层/基体界面断裂韧度的研究进展,着重介绍了测量界面临界应变能量释放率的四点弯曲试验、改进的拉伸试验方法以及采用威布尔应力评价界面强度的局部法.     

考虑材料微观塑性损伤的焊接接头延性裂纹扩展行为分析

通过考虑材料微观塑性损伤，定量研究了焊接接头中强度匹配、试件几何形状对接头抗延性裂纹扩展行为的影响。对管线用钢焊接接头，测试了标准三点弯曲试样、同种接头及不同匹配状态的双边裂纹拉伸试样的阻力曲线。通过考虑材料塑性损伤的数值模拟，由标准三点弯曲试样的阻力曲线测试结果，得出反映材料微观损伤的特殊单元模型控制参量，再根据该参量对同种接头及不同接头强度匹配下双边缺口拉伸试件的阻力曲线进行了定量预测，其结果与试验结果相当吻合。结果表明，考虑塑性损伤的特殊单元模型能很好地描述接头的抗延性裂纹扩展阻力特性。     

基于里氏硬度测量的P92钢及焊缝布氏硬度的计算

为了解决电厂实际硬度测量不准而导致的不适当的修理和更换的问题,采用不同的热处理条件和回火条件分别模拟母材和焊缝的不同硬度状态,并利用一系列硬度对比试验得到P92钢母材和焊缝的里氏硬度和布氏硬度正确的转换关系. 结果表明,P92钢母材和焊缝的直读布氏硬度值均比真实布氏硬度值要低,利用文中得到的正确的硬度转换关系,能准确的检测出P92钢母材和焊缝服役过程中的布氏硬度.