奥氏体不锈钢高温循环棘轮行为的实验研究

对两种不锈钢材料（316L和304）进行了高温应力控制下的系统循环试验。对该类材料在应力循环下的平均应力、应力幅值及其历史对循环蠕变（棘轮效应）的影响进行了分析,同时也分析了环境温度的变化以及先前应变循环对后继应力循环的棘轮行为的影响。研究表明,两种不锈钢材料在高温非对称循环下的单轴棘轮行为基本相同,不但依赖于当前温度和加载状态,而且还依赖于先前加载历史。研究得到了不锈钢材料高温单轴循环棘轮行为的一些有意义的结果。     

高氮奥氏体不锈钢高温动态响应特性及本构关系

在293~873 K的环境下,采用分离式霍普金森杆装置对高氮钢试样进行了102~103 s-1应变率下的动态加载实验。结合准静态实验结果,分析了应变率和温度对材料塑性流动特性的影响。结果表明:高氮钢的动态力学行为具有很强的应变率敏感性和温度敏感性。当应变率达到400 s-1或更高时,流动应力随应变率的增加显著升高;在同一应变率下,流动应力随温度的降低明显升高。研究了温度和应变率耦合效应对材料塑性行为的影响,得出温度软化效应在高氮钢高温动态塑性变形中起主导作用。基于经典的Johnson-Cook（J-C）模型,通过对实验数据的分析,得出了高氮钢材料的修正J-C本构方程,经验证修正J-C方程预测结果与实验结果吻合。     

新型奥氏体不锈钢的耐磨性研究

为了解决传统奥氏体不锈钢耐磨性较差的问题,本文设计了一种新型的Fe-Mn-Si-Cr-M-C奥氏体不锈钢,并研究了其耐磨性能和耐腐蚀性能.研究表明:Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C奥氏体不锈钢在干摩擦和油润滑条件下均具有比1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢更好的耐磨性,在NaCl中耐蚀性不如1Cr18Ni9Ti不锈钢,但在NaOH中优于1Cr18Ni9Ti不锈钢.Fe-Mn-Si-Cr-Ni-C奥氏体不锈钢应力作用下发生的应力诱发γ→ε马氏体相变是其具有较高耐磨性的原因.     

摩擦耦合变形条件下奥氏体不锈钢的摩擦学性能研究

利用自制的摩擦耦合变形试验装置,对SUS304亚稳奥氏体不锈钢带在摩擦耦合变形条件下与淬火回火DC53冷作模具钢的往复摩擦性能进行了研究,分析了带试样的塑性变形规律及相变特征,并对其磨损形貌进行了SEM观察.结果表明,摩擦系数随载荷的增加呈现先增后减的特点;摩擦系数随滑动速率的增加而减小,且所有试验条件下的摩擦系数均随试验进程表现出先减小后趋于稳定的规律.不锈钢试样在试验过程中的变形量与时间之间存在对数函数关系,且其摩擦中心区域的塑性变形大于端部变形量,其磨损机理以黏着磨损和磨粒磨损为主.该研究对亚稳奥氏体不锈钢在实际加工成形过程中的工艺优化具有一定的指导意义.     

剪切弹性模量测定的一种方法

复合材料的面内剪切模量 G_(12)和剪切强度S 是工程设计中所需要的重要数据.目前虽有许多测试方法,但各有其优缺点.我们采用常用的±45°偏轴拉伸法、薄壁圆筒扭转法以及具有中心反对称±45°切槽的圆板试件(简称 ...     

SUS 304奥氏体不锈钢的摩擦变形层研究

研究了SUS 304奥氏体不锈钢与Al2O3陶瓷球以及GCr15轴承钢球对摩的摩擦特性,利用X射线衍射仪、金相显微镜和显微硬度计研究了SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层及其次表层硬度、磨痕表面的马氏体转变与试验条件的关系.结果表明:当载荷大于30 N后,摩擦系数在剧烈波动前存在1个与试验时间或滑动距离相关的孕育期;SUS 304奥氏体不锈钢磨痕表层的显微硬度从次表层至表层呈上升趋势;在相同滑动速度下,随着载荷增加,磨痕表层的显微硬度增大;摩擦诱发了亚稳奥氏体向马氏体转变,且磨痕表层诱发转变的马氏体含量随载荷和滑动速度的增加而降低;在载荷和摩擦剪切应力作用下,由于表层晶粒细化、相变马氏体和高密度位错的综合作用使得其显微硬度增大.     

奥氏体不锈钢低温渗氮层的组织与耐磨性

利用低压等离子体弧防子源在３５０－４５０℃之间对奥氏体不锈钢进行快速渗氮表面强化,在适当的工艺条件下,处理９０ｍｉｎ即可得到厚度１０μｍ左右的高硬度的氮过饱和奥氏体固溶体强化层。采用Ｘ射线衍射,电子探针及俄歇谱仪等对渗层进行结构分析表明,在处理温度低于４５０℃时,渗层为单相氮过饱和奥氏体固溶体层,表面氮可以达到１５％,显微硬度达到１２００ＨＶ,与原基体材料相比,耐磨性提高了２￣３倍。     

高温高应变率下异种不锈钢激光焊接件的力学性能

利用改进的SHTB实验设备,对316L和304不锈钢焊接结构的动态力学性能进行了实验.提出了一种适用于焊接结构件的新型的SHTB夹持装置,并在应变率约103 s-1、温度为25～500℃的环境下获得了焊接结构件动态应力-应变曲线.研究表明:随应变率的升高,结构件的屈服强度和抗拉强度随应变率的增大而增大,随温度的升高而降...     

Al^＋注入316奥氏体不锈钢表面改性的研究

利用６０ｋｅｖ的Ａｌ＋以４×１０￣（１７）ｉｏｎｓ／ｃｍ￣２的剂量对３１６奥氏体不锈钢进行了离子注入，并对注入前后之试样的显微硬度、摩擦磨损性能和电化学腐蚀性能进行了试验研究，还对Ａｌ”注入表面改性的机理作了探讨。结果发现，Ａｌ￣＋注入对３１６奥氏体不锈钢表面改性的效果很好，可以使其显微硬度提高４３．７％，摩擦系数降低约５０％，耐磨性能也有明显提高，同时还能使这种材料的腐蚀电流密度和腐蚀速率分别降低３个数量级和９个数量级。微观分析表明，注入的Ａｌ￣＋主要以替代方式存在于奥氏体结构中，改性层内大量替代式缺陷和空位型缺陷的存在造成了较大的晶格畸变，从而增强了固溶强化的效果。另外，由于铝和氧的亲和力很强，不仅容易在不锈钢表面形成氧化膜，而且还有助于磨损过程中氧化膜的形成与修复，因此，Ａｌ￣＋的注入能使３１６奥氏体不锈钢由粘着磨损转变为以氧化磨损为主的磨损机制。     

-196 ℃奥氏体不锈钢母材与焊缝的动态断裂韧性

在-196 ℃对S30408奥氏体不锈钢的母材和焊缝进行了夏比摆锤冲击实验,采用改进的柔度变化率法得到了低温下不锈钢母材夏比试样的起裂点。结果表明,采用改进的柔度变化率法得到的结果比采用传统的柔度变化率法得到的结果更准确。根据实验得到的载荷-位移曲线,结合采用Schindler法和关键曲线法各自所得结果的优点,得到了不锈钢母材的动态裂纹扩展阻力曲线（动态J-R曲线）。依据不锈钢焊缝在低温动载下的载荷-位移曲线及其断裂特征,通过线弹性断裂力学计算获得其动态断裂韧性。     

基于压电阻抗技术的奥氏体不锈钢力学损伤定量监测

采用压电阻抗(Electro-mechanical impedance,EMI)技术对奥氏体不锈钢在拉伸过程中的力学损伤进行了定量监测实验研究.选择不同损伤状态下阻抗谱谐振峰频率偏移量△f及均方根偏差(Root-mean-square deviation,RMSD)值作为损伤识别指数,结果表明:在试样弹性变形阶段,△f和RMSD值很小,并且在加载过程中基本保持不变或小有波动;试样发生塑性变形以后,二者均明显增加,其中,△f值由0.05kHz随加载应力逐渐增加至1.65kHz时试样发生断裂,而RMSD由1.3％增大至17.6％后逐渐减小.文中对这种差别出现的原因及两参数各自的特点进行了讨论.显微分析结果证实材料弹塑性转变过程中两参数的变化与试样微观损伤具有很好的对应性,表明利用压电阻抗技术监测和评价核电管道用奥氏体不锈钢的力学损伤具有可行性.     

塑性变形及疲劳损伤对304奥氏体不锈钢电磁特性的影响研究

利用MTS双轴试验机制作了具有不同塑性变形及不同疲劳损伤的试样,采用四端子直流电位法考察塑性变形和疲劳损伤对304奥氏体不锈钢材料电导率的影响,并利用极软磁磁滞回线仪测量塑性变形和疲劳损伤对材料磁性特性的影响。结果表明:首先基于实验研究发现塑性变形会导致材料电导率下降,磁特性升高;并通过微观分析得到塑性变形引起材料位错、滑移、孪晶的产生是导致材料电磁属性变化的诱因。其次,考察了疲劳损伤对304奥氏体不锈钢电磁特性的影响,表明疲劳损伤也可使材料电导率下降,磁特性升高。最后,实验研究发现塑性变形与疲劳损伤的复合作用增强了对304奥氏体不锈钢电磁特性的影响。     

奥氏体基体相硬度对自生质点合金钢高温耐磨性的影响

研究了在５６０℃下奥氏体基体相硬度对自生质点合金耐磨性的影响。结果表明,当硬质相硬度处于１７５０￣１９３０ＨＶ范围内,而奥氏体硬度处于１８０￣３３０ＨＶ范围内时,随着奥氏体基体硬度的提高自生质点合金钢的磨损大大减轻,耐磨性改善;当奥氏体硬度处于３３０￣４３０ＨＶ范围内时,奥氏体基体硬度对合金钢耐磨性的改善作用减弱;当奥氏体的硬度大于４３０ＨＶ时,奥氏体基体硬度的提高对合金钢耐磨性的改善作用消失。因     

冲击载荷下铁的弹性模量及屈服强度

用冲击加载——卸载方法测定了在10.26kb和111.6kb下铁的弹性模量及屈服强度,结合等,发表的1110kb和1850kb两个压力点的数据,发现铁的弹性模量及屈服强度在上述宽广的压力区间内均随压力而增加。这表明,尽管铁试件在上述压力范围内已经历了α→ε相的相转变,而冲击波的加工硬化效应仍然是很明显的。     

柔性箔片气膜密封实际表面状态下的声发射信号特征

柔性箔片气膜密封技术是1种先进的非接触式柱面气膜密封技术,可满足极端参数下高性能旋转机械的密封需求,然而该柱面密封结构不同表面状态运转下的信号特征规律较少研究.因此,本文中通过搭建密封试验台采集不同表面状态下的AE信号频率,进而利用AE波形图和傅里叶变换对其不同表面状态下AE特征规律进行分析与探讨,对比获得不同压力、转速以及膜厚变化时的AE频率特征,从而确定AE信号与气膜密封表面状态相关的幅频信息.结果分析表明：不同表面状态下,AE信号特征频率呈现中心幅频特征不同,且柔性箔片气膜密封结构的AE信号特征至少存在两种明显的中心频率变化,这是由柔性箔片气膜密封的楔形间隙结构变化导致;另外,当密封试验压差和转速变化时,AE频率特征发生了一定程度的变化,但AE中心频率分布基本不变;最后,由于AE高频信号会随着膜厚增加发生衰减,相同表面状态在不同膜厚下呈现出不同的AE频率特征.     

基于有限元模拟的SUS304奥氏体不锈钢摩擦耦合变形过程的应力分析

采用ANSYS/LS-DYNA软件对SUS 304奥氏体不锈钢薄板的摩擦耦合变形过程进行了数值模拟.采用隐式-显式序列求解法和分段线性塑性材料模型,分析了钢带摩擦耦合变形时的应力分布规律及载荷、下压量和滑动速度等因素对钢带剪应力、主应力及等效应力的影响.结果表明:摩擦耦合变形的试验参数显著影响钢带的应力分布,验证了钢带在低于其屈服强度的应力条件下发生塑性变形的摩擦诱发效应.对奥氏体不锈钢摩擦诱发马氏体转变行为的研究及其摩擦学性能的改善具有一定的指导意义.     

316L不锈钢氮离子注入层的高温摩擦磨损特性

考察了316L奥氏体不锈钢高温氮离子注入层的摩擦磨损性能,并分析了其组织结构。结果表明：在相同注入工艺条件下,高温注入后的含氮层深度较常温注入下的提高约10倍;在150～460℃下注入处理时,在距离注入层表面大约40nm深度内的组织结构与注入温度有关,含氮层主要以膨胀奥氏体组织为主;由于膨胀奥氏体、CrN和微晶组织等对含氮层的强化作用,使显微硬度显著提高,摩擦系数明显下降,耐磨性能得到改善;460℃下注入处理后试样的摩擦系数较150℃下处理后的略高,而前者的耐磨性明显较高。     

304不锈钢室温和高温单轴循环塑性的实验研究

对304不锈钢进行了室温和高温单轴应变控制和应力控制下的系统循环试验。揭示和分析了循环应变幅值、平均应变及其历史和温度历史对材料应变循环特性的影响以及应力幅值、平均应力及其历史以及温度对循环棘轮行为的影响。也讨论了应变循环和应力循环间交互作用对材料循环塑性行为的影响。研究表明,无益单轴应变循环特性还是非对称单轴应力循环下的棘轮效应不仅取决于当前温度和加载状态,而且强烈依赖于其加载历史。研究得到了一些有助于304不锈钢室温和高温单轴循环行为本构描述的结果。     

四种陶瓷材料与SUS304不锈钢的高温摩擦学特性研究

为了探索陶瓷与金属组合作为高温润滑材料的可能性，利用端面摩擦磨损试验机测定了４种陶瓷ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ２Ｏ３和ＺｒＯ２与ＳＵＳ３０４不锈钢在室温至５００℃下的摩擦学性能．摩擦试验结果表明，ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４和Ａｌ２Ｏ３在低于２００℃时的摩擦系数稳定且都低于０．２，但在２００℃以上时的摩擦性能却都不稳定，摩擦系数在０．２－０．４之间；ＺｒＯ２在２００℃以下时的摩擦性能不稳定，而在２００℃以上时的摩擦系数低于６．２且较稳定。磨损试验结果表明，在４种陶瓷中ＺｒＯ２的磨损率最低［－２．６０×１０－９ｍｍ３／（Ｎ·ｍ）］，ＳｉＣ和Ｓｉ３Ｎ４的磨损率居中［分别为１．８０×１０－６ｍｍ３／（Ｎ·ｍ）和４．４０×１０－６ｍｍ３／（Ｎ·ｍ）］，Ａｌ２Ｏ３的磨损率最高［３．６４×１０－５ｍｍ３／（Ｎ·ｍ）］；分别与这４种陶瓷对磨的不锈钢的磨损率都高［１．４０×１０－５－４．５２×１０－５ｍｍ３／（Ｎ·ｍ）］．