降载勾线法在高强钢疲劳断裂试验中的应用

制作高强钢特征试件,在压、弯应力共同作用下进行疲劳断裂试验;结合疲劳辉纹产生机理,采用降载勾线法在试件断面制造出“海滩状花纹”;利用CAD软件描绘断面形貌并测量裂纹长度,用Newman-Raju理论进一步研究表面裂纹扩展的规律,并与试验值比较.结果表明降载勾线法可以解决高强度钢表面裂纹不易测量及断面难以观测到疲劳辉纹的问题;采用Newman-Raju公式模拟压弯组合应力下表面裂纹扩展形貌是合适的,但由此计算的疲劳寿命偏于保守.另外,当压弯应力比值较小时,计算扩展形貌时压应力可以忽略,而计算疲劳寿命时压应力不可忽略.     

正火和回火处理过程中W/Fe/RAFM钢接头W/Fe界面组织和剪切性能的演化

对热等静压(HIP)扩散焊制备的W/Fe/RAFM钢接头进行了正火和回火处理,以恢复其中RAFM钢的 组织和性能。采用电子探针微分析器(EPMA)和掠入射X射线衍射(GIXRD)对W/Fe界面组织的演化进行了分析,采 用剪切测试和扫描电镜(SEM)对接头连接性能的演化进行了测试和分析。结果表明,正火处理后,RAFM钢中的C 元素扩散到了W/Fe界面,Fe₂W相中W和C元素含量增加,这导致了接头剪切强度增加,而纯铁中间层强度的增加 则导致了接头剪切位移下降。回火处理后,W/Fe界面形成了W/Fe₂W/Fe₃W₃C/Fe的界面结构,回火态接头Fe₂W相 的成分和纯铁中间层强度与HIP态接头基本相同,因此回火态接头室温剪切性能基本与HIP态接头一致。     

第一壁材料用纳米结构氧化物弥散强化钢制备工艺及其性能研究进展

近年来发展起来的纳米结构氧化物弥散强化钢(ODS钢),因其有优异的耐高温、抗辐照及力学性能,满足聚变堆第一壁结构材料的要求。本文主要简述了纳米结构ODS钢制备工艺及其性能的研究进展。     

钙处理对桥梁钢耐大气腐蚀性能的影响

以NaCl+NaHSO₃溶液为腐蚀介质,采用干/湿周浸加速腐蚀实验、失重分析、XRD、SEM和电化学方法,研究了钙(Ca)处理对桥梁钢在湿热工业-海洋大气中腐蚀行为的影响. 结果表明：Ca处理前后,实验钢的腐蚀深度随时间变化曲线总体符合幂函数W=Atn分布规律,锈层主要由非晶物质和少量晶体α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、Fe₃O₄组成. 微量Ca能促进铁素体生成、强化钢表面保护膜,以阻止裸钢的快速腐蚀;还能细化钢组织晶粒、抑制腐蚀产物的晶体转变,以细化锈层颗粒、减少锈层缺陷产生,进而改善锈层的致密性.     

18Ni(300)钢高速干滑动摩擦磨损特性研究

利用销盘高速干滑动摩擦磨损试验机,对18Ni(300)马氏体时效钢的摩擦磨损性能进行了研究,应用JSM-6390A型扫描电子显微镜和X-衍射方法对摩擦磨损表面进行观察,表征其摩擦表面的微观形貌、摩擦磨损的磨屑以及由于摩擦产热而引起的氧化物,进而推断出磨损机制.结果表明:摩擦副的摩擦系数随载荷和速度的增加而下降;随着转速和载荷的增加,销表面氧化物逐渐由FeO转变为Fe_3O_4,其磨损机制由黏着磨损转变为严重的氧化磨损.     

膦酸酯离子液体作为两种碳氢润滑油添加剂的摩擦学行为及机理研究

合成了三种膦酸酯离子液体,在微动微振摩擦磨损试验机SRV-IV上评价其作为两种碳氢润滑油(矿物油和聚α-烯烃)的添加剂对钢/钢摩擦副的摩擦学性能.采用扫描电子显微镜(SEM)及X射线光电子能谱仪(XPS)对磨斑表面进行了分析.结果表明:膦酸酯离子液体能够有效改善这两种碳氢润滑油的摩擦学性能,离子液体分子的极性性质使其能够从基础油中不断吸附到金属表面,形成有效的吸附润滑膜,并且膦酸酯离子液体与金属基底发生了摩擦化学反应,形成了摩擦化学反应膜,从而使该离子液体表现出优异的减摩抗磨性能.     

拼焊板形式结构件动态轴向压溃特性实验研究

拼焊形式构件因配置灵活的优势已成为性能卓越的车身轻量化结构,目前还没有看到相关文献报导拼焊板形式结构件的吸能特性实验研究,故本文选用三种相同外形尺寸但不同组合的单帽型拼焊形式结构件,对轴向冲击载荷作用下的拼焊板组合试件的动态变形及吸能特性进行了实验分析。从动态压溃结果来看,拼焊板的材料和厚度的不同会直接导致实际碰撞加速度曲线波形也不同,即有上升型、平稳型和下降型;从动态变形和加速度来看,如果前后端部件的材料和厚度设计合理,前纵梁就会发生较为理想的褶皱变形。通过不同耐撞性性能参数的比较可知,载荷大小与拼焊板的材料和厚度组合以及焊缝的存在有关,而且载荷效率均达到了50%以上。通过拼焊板形式的组合匹配,可以得到更加平稳的载荷位移曲线,使得压溃变形更加平缓,吸能更加充分。碰撞模式与指标数据均显示拼焊板结构可以作为一种更加柔性的前纵梁吸能结构,可以为工程师们提供有效的设计指导,并为拼焊板结构的应用推广提供直接的基础依据。     

爆炸载荷作用下钢-混凝土-钢组合板的动态响应数值模拟

钢-混凝土组合结构的抗爆性能已成为防护工程和反恐防爆等领域的研究热点。以钢-混凝土-钢组合板为例,利用有限元软件ABAQUS对爆炸载荷作用(爆距为2.5~7.5 m,TNT炸药量为50~100 kg)下该结构的破坏形态和动力学性能进行了数值模拟。研究结果表明,组合板的破坏形态与炸药量和爆距有关。炸药量越大,爆距越小,组合板的破坏程度越明显。当TNT炸药量为100 kg、爆距为2.5 m时,组合板发生明显的翘曲,出现了塑性铰。钢板的存在有效地抑制了核心混凝土的剥落。在爆距相同的条件下,炸药量越大,组合板的变形越明显,跨中挠度和峰值速度也越大。当炸药量相同(100 kg)时,与爆距为7.5 m相比,爆距为5.0 m时组合板的跨中挠度为其1.53倍,爆距为2.5 m时组合板的跨中挠度为其5.01倍。     

激光冲击与渗碳复合工艺改善12CrNi3A钢磨损性能

为了提高12CrNi3A钢渗碳层质量及其抗磨损性能,提出了激光冲击与渗碳不同顺序复合的工艺方法。球磨实验结果表明,相比渗碳处理,激光冲击后渗碳试样的比磨损率降低了51%,而渗碳后激光冲击强化试样的比磨损率降低了13%,说明激光冲击后渗碳的复合工艺能更好地改善抗磨损性能。在摩擦系数差别不大的情况下,抗磨损性能的提升与显微硬度提高、微观组织变化有关,从这两方面讨论抗磨损性能提升的机理。研究表明:激光冲击强化可促进渗碳的过程,强化后渗碳形成的渗碳层结构致密,大量细小碳化物形成,固溶强化、第二相强化作用增强,显微硬度增大,从而提高抗磨损性能;而渗碳后激光冲击强化只使渗层表面发生了形变强化,与渗碳工艺相比,显微硬度略有提高,抗磨损性能提高有限。     

Q345低周疲劳性能与疲劳寿命预测分析

本文对结构用钢Q345的低周疲劳性能进行了试验研究。试验在常温下岛津电液伺服疲劳试验机上进行,采用轴向应变控制方法,恒定应变速率为0.005s-1,应变比为-1。试验结果表明,初始阶段,Q345在高应变幅值(0.6%)循环作用下出现循环硬化效应,而在低应变幅值(0.6%)作用下出现循环软化效应;随着加载应变幅的增加,硬化和软化率呈直线上升趋势。Q345疲劳裂纹萌生阶段占其整个寿命的60%以上,其裂纹萌生寿命与应变幅存在幂函数关系。根据Coffin-Manson公式得到了Q345的应变-寿命关系公式;采用能量预测法得到了材料的塑性应变能与疲劳寿命的关系表达式。上述结果对钢结构的设计、评估具有重要的工程应用参考价值。