钢在H_2S中的应力腐蚀机构

用抛光的WOL型恒位移试样跟踪观察了各种低合金钢在H_2S中应力腐蚀裂纹产生和扩展的规律。结果表明:当钢的强度和K_I均大于临界值之后,在裂纹前端将会发生滞后塑性变形,即裂纹前端塑性区的大小及其变形量将随时间延长而逐渐增加,当这种滞后塑性变形发展到临界状态时就会导致应力腐蚀裂纹的产生和扩展。 对超高强钢来说,当这个滞后塑性区闭合后应力腐蚀裂纹就在其端点形核,随着滞后塑性变形的发展,这些不连续的应力腐蚀裂纹逐渐长大并互相连接。对强度较低的钢,随滞后塑性变形的发展,应力腐蚀裂纹沿着滞后塑性区边界向前扩展。 已经证明这个滞后塑性变形是由氢引起的,称作氢致滞后塑性变形。 利用WOL型试样测量了在H_2S气体以及H_2S饱和水溶液中的K_(ISCC)和da/dt研究了它们随强度变化的规律,以及阴极极化和阳极极化对超高强钢K_(ISCC)和da/dt的影响。     

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.     

α-Ti在甲醇中应力腐蚀及膜致应力的研究

一边保护的α-Ti薄片试样在甲醇溶液中自然腐蚀时会发生弯曲,从而可测出在钝化膜和基体界面的拉应力.随甲醇溶液中含水量的升高,膜致拉应力不断下降,当含水增至10%时,膜致应力为零,与此同时用慢应变速率拉伸所测出的应力腐蚀敏感性也从97%降为零.α-Ti在无水甲醇溶液中应力腐蚀时,透射电子显微镜观察表明,腐蚀过程本身促进位错发射和运动.     

氢在铁中偏克原子应变场的测定

利用特殊的四边形夹具可分别施加等值的拉、压载荷,同时测出拉、压应力引起的相对稳态氢渗透通量的变化就可求出氢的应变场。结果表明,氢在铁中的应变场是非球对称的,且;ε_1>0,ε_2=ε_3<0。 实验表明,氢的表观偏克原子应变场和表观偏克原子体积均随体内氢浓度的增加而下降。用最小二乘法可获得氢浓度趋于零时的真实值,分别为ε_1=0.37,ε_2=ε_3=-0.11,V_H=2.49cm~3/mol。实验还表明,外加应力大小对应变场没有影响。     

高强度钢水介质应力腐蚀研究

本文对应力腐蚀试验的WoL型恒位移试样作了评述。并用它测最了四种高强度钢(30CrMnSiNi_2 A、30CrMnSiA、40CrNiMo、ZG-18铸钢)在水介质中的止裂K_(ISCC)以及da/dt。对其中的30CrMnSiNi_2A钢研究了热处理工艺对K_(ISCC)、da/dt的影响,同时探讨了强度和组织的作用。结果表明,对同一类处理,随强度下降K_(ISCC)提高。在相同强度时,等温后回火组织的K_(ISCC)明显比马氏体组织和不回火贝氏体组织高得多。当强度σ_b≤130～140公斤/毫米~2时,裂纹扩展特征发生了变化,da/dt也大幅度下降。当σ_b<110公斤毫米~2时在水介质中不再产生应力腐蚀裂纹。 我们用不同曲率(ρ)的恒位移缺口试样(B=20mm)测量了缺口形成应力腐蚀裂纹的界限应力强度因子K_(ISCC)(ρ),结果表明A是材料常数。对σ_b=160公斤/毫米~2的30CrMnSiNi_2A钢,A=426公斤/毫米、σ_b=140公斤/毫米~2的30CrMnSiA以及40CrNiMo钢的A值更高。 根据实验数据,运用线弹性断裂力学对30CrMnSiNi_2A钢(σ_b=160公斤/毫米~2)螺桩的应力腐蚀断裂进行了定量分析,并提出了提高螺桩安全性的具体办法。     

氢促进铁磁性形状记忆合金Ni50 Mn30 Ga20的纳米压痕蠕变与压痕回复

采用纳米压痕法研究了氢对Ni50 Mn30 Ga20取向多晶室温纳米压痕蠕变和压痕塑性形变的影响.结果表明,Ni50 Mn30Ga20取向多晶在室温下能够发生纳米压痕蠕变.在试样室温真空充氢之后,引入的氢不仅能够促进纳米压痕蠕变,还可以使得马氏体相变的"伪弹性"存储的弹性能得以释放,发生逆转变,使部分塑性变形回复.     

铸钢和锻钢应力腐蚀性能的对比研究

用同一炉钢的铸件和锻件对比研究了在水介质中的应力腐蚀性能,结果表明,铸钢和锻钢应力腐蚀裂纹扩展的激活能相同,均为Q=5540cal/mol。且和氢渗透测出的表观扩散激活能Q=6010cal/mol相—致。无论是阳极极化还是阴极极化均使铸钢和锻钢的da/dt升高,但阴极极化更为明显,氢渗透测量表明,无论是阳极极化还是阴极极化,随电流增大,饱和氢渗透通量明显增加;极化对da/dt和氢渗透通量影响是相似的。 实验表明,试验温度对KIscc影响极小,但铸钢的KIscc明显比锻钢要高。氢渗透测试表明,锻钢的饱和氢渗透通量约比铸钢要大一倍,这就可解释KIscc的差异,这也和断口观察相一致,尽管断口形貌明显依赖开裂时的KI值,但在KIscc附近锻钢全是沿晶断口,而铸钢则以准解理为主。     

TiAl的氢化物脆和滞后断裂机理

Ｔｉ５０Ａｌ存在两类氢脆，即氢化物引起的脆性以及原子氢引起的滞后断裂。室温时ＴｉＡｌ中的氢全部变为氢化物，当氢浓度较低时为（ＴｉＡｌ）Ｈｘ；当氢浓度很高时将生成多种氢化物。随氢化物含量升高，ＫＩＣ下降，即显示氧化物脆。表面镀Ｎｉ－Ｐ避免阴极腐蚀后预充氢使氢化物饱和，然后加载充氢，进入的原子氢通过扩散，富集后能导致滞后断裂。     

BiTiO3单品电致疲劳裂纹扩展的原子力显微镜研究

利用原子力显微镜（AFM）原位研究了BaTiO3单晶压痕裂纹电致疲劳的扩展过程，以及交变电场引起的畸变和疲劳裂纹扩展的相关性．结果表明、正负交变电场并不引是裂纹尖端电畴的交替变化。而是在裂纹周围发生随机转变．随着电场交变次数的增加，止裂裂纹重新起裂扩展。     

钝化膜应力导致不锈钢应力腐蚀的研究

用恒位移加载台, 在透射电子显微镜(TEM)中原位观察应力腐蚀前后裂尖前方位错组态的变化以及微裂纹的形核和扩展. 结果表明, 310不锈钢在沸腾的25% MgCl²水溶液中应力腐蚀时腐蚀过程本身能促进位错发射、增殖和运动. 当腐蚀促进的位错发射和运动达到临界状态时, 应力腐蚀裂纹形核和扩展. 测量表明, 321不锈钢在沸腾MgCl²中自然腐蚀时表面钝化膜会产生一个附加拉应力, 它可能是腐蚀促进位错发射和运动的原因.