长期高温高压氢暴露对CrMo钢断裂韧性和裂纹行为的影响

选用CrMo钢经400℃, 20 MPa, 10 h氢暴露后进行拉伸、断裂韧性和疲劳试验.结果表明:CrMo钢已经发生了氢腐蚀,氢蚀使CrMo钢强度、塑性和断裂韧性均有所降低,也使断裂机制由韧窝型转变为解理脆性.氢蚀使疲劳裂纹扩展行为也发生了变化,疲劳裂纹扩展速率增加,降低.CrMo钢氢蚀后,随应力比增加,疲劳裂纹扩展门槛值大幅度降低.     

氢蚀程度对钢疲劳断裂性能的影响

研究了国产钢经不同温度和时间氢暴露后的力学性能、疲劳性能和断裂韧性，用扫描电镜证实了氢蚀后断裂机制发生了变化。研究表明：随氢蚀程度增加，２０Ｇ钢抗拉强度和塑性降低明显，ＣｒＭｏ钢抗拉强度略有降低，塑性变化不大。氢蚀使２０Ｇ钢的门槛值有一个最小值，而断裂韧性随氢蚀程度升高而降低，在氢蚀程度较低时，断裂韧性下降程度大；在氢蚀程度较高时，断裂韧性下降程度变缓。碳钢的疲劳性能变化是由于材料损伤作用和氢蚀造     

轧件内部裂纹的模拟实验方法与愈合行为

提出一种预置轧件内部裂纹的模拟实验新方法,即钻孔填充法,将其用于普碳钢中厚板内部裂纹的预置,并对其愈合行为进行轧制实验研究.研究了位于轧件中心、厚度方向三分之一处等位置的裂纹愈合情况.实验结果表明,压下率达到50%以上、开轧温度在1100℃时,内部裂纹可完全愈合;且位于轧件厚向中心位置裂纹的愈合程度好于其他位置,采用缓冷方式时裂纹的愈合程度好于空冷.对轧制过程中裂纹愈合的机理进行了分析,认为在轧制变形条件下,压应力状态为裂纹愈合提供了静力学条件,塑性变形过程中大量原子的定向运动,为裂纹愈合提供了物质补给条件,裂纹两侧的金属原子更容易找到新的平衡位置,形成统一的晶格点阵,从而实现裂纹愈合.     

α-Fe中剪切耦合晶界迁移与裂纹相互作用的原子模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了α-Fe中Σ9[110](221)对称倾转晶界模型的剪切耦合迁移运动与晶内微裂纹的相互作用,讨论了在恒定剪切速率10 m·s~(-1)条件下,温度和合金原子Cr对两者相互作用的影响。模拟结果表明:在低温条件下,裂纹会在晶界耦合运动的作用下完全愈合,晶界则在裂纹的钉扎作用下发生弯曲。裂纹在晶界上的不对称固定在裂纹愈合的过程中起到重要作用,晶界的形态和结构均在吸收裂纹的过程发生变化,厚度也显著增大。裂纹的愈合过程伴随有位错的发射和运动,通过位错从裂纹尖端发射并运动至自由表面,可使裂纹不断变小乃至完全愈合。在发生剪切耦合晶界迁移的条件下,升温和添加Cr原子对裂纹愈合的影响有相似之处,两者都具有使裂纹愈合速率加快的作用。     

ZG20MnSi钢的疲劳及腐蚀疲劳断口分析

利用PQ1-6型旋转弯曲疲劳试验机和TSM-1扫描电子显微镜对ZG20MnSi钢进行了空气与水两种介质的对比疲劳试验,探讨了ZG20MnSi钢在水中的条件疲劳极限比在空气中低得多的原因。在水中的试样表面能形成多处裂纹核心,这些裂纹核心在交变应力作用和水的腐蚀作用下得以快速扩展。腐蚀作用一方面使材料表面出现腐蚀坑成为裂纹核心,另一方面腐蚀作用产生的氢进入材料中与位错之间发生交互作用,形成Cottrell气团,造成位错塞积,也能导致裂纹核心的形成,氢还能降低材料原子间结合力,使裂纹尖端表观屈服应力降低,发生滞后塑性变形,加速裂纹的扩展。     

微裂纹愈合过程的分子动力学模拟

对铝单晶中心贯穿微裂纹的愈合过程进行了分子动力学模拟.结果表明,当加热温度超过临界温度,或外加压应力K1超过临界值时微裂纹将完全愈合.在裂纹愈合过程中伴随着位错的产生和运动,以及孪晶和空位的产生及变迁.裂纹愈合的临界温度和裂纹面的相对取向有关;沿滑移面的裂纹最容易愈合.如果晶内预先存在位错(预先塑性变形),则可使裂纹愈合的临界温度明显降低.裂纹愈合的能量关系为πσ2(1-v2)/E+TS/A≥2γ+γp*,其中σ为压应力,T为温度,S为熵,A为裂纹面积,γ为表面能,γp*为塑变功.     

点蚀坑对表面裂纹的影响

研究利用虚拟裂纹闭合法和通用有限元程序计算裂纹应变能释放率(G),通过数值解与埋藏圆片裂纹的解析解的对比分析验证了数值解的合理性.对点蚀与表面裂纹的结构进行有限元建模,并计算不同尺度点蚀下的裂纹应变能释放率,结果表明,当点蚀与表面裂纹的尺度相近时,点蚀会在一定程度上使得裂纹应变能释放率变小.     

液化石油气球罐裂纹的成因分析

针对液化石油气球罐开罐检验中存在的大量裂纹,通过分析应力腐蚀和氢致裂纹的产生机理查找球罐裂纹产生的原因,提出采用整体热处理方法来达到消氢和降低残余应力的目的,提高和改善球罐的内在体质,并摸索出一套修复和防止液化石油气球罐产生裂纹的较为系统方法.     

热处理对Mullite／ZrO2／SiCp复相陶瓷结构与性能的影响

结合无冷机燃烧室缸盖底板的研制,研究了热处理对热压Ｍｕｌｌｉｔｅ／ＺｒＯ２／ＳｉＣｐ复相陶瓷材料结构与性能的影响,对不同热处理条件下的表面裂纹愈合,ＳｉＣ氧化,晶界玻璃相析晶或柱状莫来石颗粒强化等现象进行了分析;在一定条件的热处理作用下,材料的抗弯强度和断裂韧性得以明显改善,并已成功地应用于莫来石相陶瓷缸盖底板的研制。     

20CrMnTi齿轮钢的点蚀敏感性及裂纹萌生风险

利用弱腐蚀倾向的溶液环境,控制20CrMnTi钢产生有限的亚稳态蚀点分布.运用电化学噪声法,研究了20CrMnTi钢亚稳态蚀点的萌生规律,结合ANSYS有限元计算,导入真实腐蚀形貌,对比研究了不同腐蚀条件下蚀孔周边的应力分布与裂纹萌生风险.结果表明,20CrMnTi具有较高的点蚀敏感性,其亚稳态蚀点集中在杂质相边缘优先形核,随Cl-浓度的升高,点蚀孕育期明显缩短,点蚀敏感性增大.不同Cl-浓度下引起的形核速率上升会缩短蚀点间距,表面微裂纹易连接蚀点而发生扩展,增大裂纹萌生风险.     

7075铝合金锻件表面气泡分析

铝合金制品表面缺陷是造成制品报废的主要原因之一。采用光学显微镜（optical microscopy,OM）、扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)、能谱仪（energy disperse spectroscopy,EDS）等检测设备,对7075铝合金挤压棒材经锻造热处理形成的气泡缺陷进行研究。研究结果表明：7075铝合金锻件表面气泡是表皮分层气泡,而非表面夹杂气泡;由于基材加工过程中存在空腔、分层或裂缝,热处理后的冷却过程中空腔压力增大,导致结合薄弱的晶界形成破坏性裂纹,最终以气泡形式表现出来;轧制、挤压、热处理过程中应注意工艺参数的合理性,适当控制生产工艺与热处理温度,有利于减少或消除表皮分层气泡。     

Autonomic healing of polymer composites

Structural polymers are susceptible to damage in the form of cracks, which form deep within the structure where detection is difficult and repair is almost impossible. Cracking leads to mechanical degradation of fibre-reinforced polymer composites; in microelectronic polymeric components it can also lead to electrical failure. Microcracking induced by thermal and mechanical fatigue is also a long-standing problem in polymer adhesives. Regardless of the application, once cracks have formed within polymeric materials, the integrity of the structure is significantly compromised. Experiments exploring the concept of self-repair have been previously reported, but the only successful crack-healing methods that have been reported so far require some form of manual intervention. Here we report a structural polymeric material with the ability to autonomically heal cracks. The material incorporates a microencapsulated healing agent that is released upon crack intrusion. Polymerization of the healing agent is then triggered by contact with an embedded catalyst, bonding the crack faces. Our fracture experiments yield as much as 75% recovery in toughness, and we expect that our approach will be applicable to other brittle materials systems (including ceramics and glasses).     

铝合金搅拌摩擦裂纹修复区的显微组织及力学性能

对表面预制了0.8mm深、0.5mm宽裂纹的2A12铝合金进行搅拌摩擦修复,修复后对其修复区显微组织变化规律和力学性能进行了详细研究.结果表明:在合理修复工艺下,实现了裂纹的修复,修复区的平均抗拉强度R_○m、屈服强度R_eL可达到母材的90.1%和92.2%.修复区存在3个组织变化区,其中修复核心区的晶粒被反复碎化、长大及动态再结晶;热机影响区晶粒具有明显的塑性变形,与晶粒显著长大的热影响区共同构成组织软化区;表面硬度与截面上部硬度曲线相似,截面硬度上部依次高于下部;修复核心区存在大量的小角晶粒,并且内部存在一定密度的位错,在晶粒四周均匀分布细小强化相.     

T12钢丝锥的淬火裂纹分析及热处理工艺优化

丝锥是一种常用的钳工工具,经淬火后容易出现淬火裂纹,而导致工具报废．本文主要针对T12钢丝锥的淬火裂纹进行研究,通过研究其热处理工艺、显微组织,找出其淬火裂纹产生的主要原因及其扩展规律,并对其热处理工艺加以改进．试验研究表明,通过优化T12钢丝锥的热处理工艺,合理选择热处理工艺参数,可以有效地减少或消除其淬火裂纹的出现．     

Ti-15-3合金高温变形机制分析

对Ti-15-3合金进行了等温压缩物理模拟试验,计算不同变形条件下的激活能数值,探讨此合金高温变形的主要机制。结果表明,在实验范围内,变形是一个热激活过程,其中变形速率对激活能的影响不大,而随温度和变形量的升高,激活能呈下降趋势。变形合金的透射电镜照片表明位错的攀移和交滑移为合金变形的主要机制。     

新型循环直燃机研究

为了提高直燃型溴化锂吸收式制冷机能源总利用率和吸收式制冷机组的性能系数,对其原有循环进行了改进,利用排烟热回收发生器对烟气中的余热进行了回收,以此作为吸收式制冷机的热源,通过制冷循环达到制冷的目的．进行了热力计算和样机设计并进行了初步实验研究．通过热回收,一次能源效率提高近3%．循环模拟和初步实验研究表明,采用热回收循环的直燃机取得了较好的节能效果．     

转炉烟气余能回收利用技术发展现状与展望

转炉炼钢是钢铁生产的关键环节,其产生的烟气含有大量余热和化学余能,但也具有烟气产生不连续、含尘量高、易燃易爆的特性,如何高效清洁地回收和利用转炉烟气余能是钢铁行业的热点问题。对转炉烟气余能回收利用的现状进行了介绍,重点总结了转炉烟气余能回收和利用过程中存在的典型问题,对一些新式转炉烟气余能回收技术进行了介绍和评价,展望了未来转炉烟气余能回收利用技术的发展方向。目前广泛应用的氧气转炉煤气回收法(oxygen converter gas recovery, OG)、由Lurgi公司和Thyssen公司联合开发的LT法(Lurgi-Thyssen)等转炉烟气余能回收利用技术在防爆和除尘方面具有良好的效果,但也存在中低温烟气余热未回收、高温烟气余热利用■损失大、转炉煤气回收水平低、环境污染严重的问题,以转炉烟气热化学储能技术为代表的新式技术为以上问题的解决提供了新思路。结合旧技术的缺陷和新技术的研究进展得出,未来转炉烟气处理工艺提高节能减排水平的关键是实现中低温烟气余热深度回收、高参数蒸汽发电、烟气余能梯级回收利用、能源资源环境一体化。     

大型锻件坯料内裂纹愈合的物理模拟

针对锻造过程中钢锭内部裂纹缺陷的愈合情况进行研究,设计了裂纹愈合的实验室模拟实验与工业级模拟实验.通过在Gleeble热压缩试样中预制裂纹缺陷,研究了变形温度和变形量对内部裂纹愈合的影响,发现变形温度越高,变形量越大,内裂纹的愈合效果越好.为了验证Gleeble实验结果的准确性,保证其结果在实际锻造生产中的适用性,设计了锻件内部裂纹愈合的工业级模拟实验.结果表明在1200℃,变形量为40%时,可以有效焊合锻件内部裂纹.     

转轮热回收计算方法及节能分析

以全年时段图的形式直观计算全国各典型地区转轮全年热回收的冷热量.通过计算,分析了不同地区转轮的节能效果以及经济效益,建立了转轮热回收计算模型.计算结果表明:转轮冬季回收能量多于夏季,热回收全热能量在我国分布为从南至北逐渐增多;在长江流域地区,冬夏季潜热回收能量相当;全热回收中,冬季高于夏季,约为夏季的2倍.基于全生命周期法,我国大部分地区转轮热回收的投资回收期均为6年以内.     

电场中气泡在换热表面上的变形及对沸腾换热影响

从电场分布的角度，研究了换热表面上气泡在电场力作用下的变形规律和气泡变形影响EHD(electrohydrodynaInics)强化沸腾换热的机理．电场分布决定了气泡在电场力作用下的变形方式，如果换热表面的电场强度高于周围液体或电极的电场强度，则气泡受拉伸作用：反之，气泡受压制作用．热边界层的存在会减小电场力对气泡的拉伸作用，增强电场力对气泡的压制作用，但不会改变气泡的变形方式，气泡在换热表面上无论是被拉伸还是被压制，都能使沸腾换热得到强化，但两者的强化换热机理不同。