晶粒尺寸对车轮钢解理断裂韧性的影响

通过紧凑拉伸试验研究了碳的质量分数约为0.5%的C50车轮钢解理断裂韧性KIC(即条件断裂韧性KQ)与晶粒尺寸的关系.结果表明,晶粒尺寸对试样的断裂韧性有明显的影响,但决定车轮钢解理断裂韧性的是组织中最大的晶粒尺寸,而不是平均晶粒尺寸,最大晶粒尺寸越大,断裂韧性越低.对于C50车轮钢,当前5%的最大晶粒平均尺寸为30~73μm时,车轮钢的条件断裂韧性KQ与晶粒平均尺寸的对数呈线性关系.     

拟因子设计法在断裂韧性研究中的应用

ZG-18铸钢是一种不含镍的铸造结构钢,用代替飞机上的某些受力模锻件。虽然在同强度条件下铸钢的塑性、冲击韧性及疲劳强度比锻钢差,但其K_(IC)和(da/dN)却优于锻钢,所以从破损安全设计观点来考虑,用ZG-18铸钢代替锻钢作受力件是可行的。为了找到具有最佳断裂韧性的工艺条件,我们运用拟因子设计法研究了试验温度,热处理工艺以及硫含量等因素对K_(IC)的影响。结果表明: (1)ZG-18铸钢回火马氏体组织的K_(IC)平均值是356kg·mm~(-3/2),而上贝氏体组织的K_(IC)平均值是247kg·mm~(-3/2),相差将近45％。 (2)ZG-18铸钢最佳热处理工艺是低于250℃等温处理或油淬后低温(<300℃)回火,这样可获得马氏体组织,其断裂韧性最高,强度也较高,其它性能也不差。 (3)无论是等温回火还是油淬回火,降低硫含量将使K_(IC)提高,故应尽量降低材料的硫含量。     

压应力引起的不锈钢的应力腐蚀

用表面残余压应力试样,U型弯曲试样(用其压缩区)和WOL恒位移缺口压缩试样,对18-8不锈钢在沸腾MgCl_2溶液中进行了压应力条件下的应力腐蚀试验。结果表明,三种试样分别经110小时,73-100小时以及262-324小时后都观察到了由压应力所产生的应力腐蚀裂纹,并获得了具有岩层状特征的准解理脆性断口,这和拉应力腐蚀时获得的解理断口明显不同。 压应力条件下应力腐蚀裂纹的孕育期比拉应力要高一个数量级,而且裂纹扩展缓慢,加上裂纹不能张开而难于辨认,故当试样中同时存在拉应力时将不会观察到压应力所产生的应力腐蚀裂纹。     

热处理作用下碳钢氢腐蚀裂纹愈合规律

对含氢腐蚀裂纹的碳钢进行再热处理后,SEM观察表明,氢蚀裂发生了不同程度的愈合,实验结果表明：长度约为10μm的碳钢氢蚀裂纹完全愈合的热处理条件下是从室温到1000℃热循环5次,共10h,氢蚀裂纹的愈合机制是热扩散,发生氢蚀裂纹愈合的动力是氢蚀气泡或裂纹长大导致的塑性变 能E8。在铁、碳和氢原子扩散都足够快的情况下,氢蚀裂纹愈合的条件是E8大于裂纹愈合所必须克服的表面张力能。     

氢促进位错发射和裂纹扩展的三维分子动力学模拟

对纯Ni和Ni+H,用EAM多体势的三维分子动力学模拟表明,不论裂纹取向如何,加载时均是首先发射位错,只有当发射足够多的位错后裂纹才扩展.即使对于氢脆,也以局部塑性变形为先导.对于沿(111)滑移面的位错,氢使位错发射的应力强度因子K Ie 从0.42降为0.36MPa@m 1/2 ;使裂纹开始扩展的临界应力强度因子K IP 从0.8降为0.76MPa@m 1/2 .总之,氢促进裂纹的发射和扩展.     

PZT-5H导电缺口电致滞后开裂

研究了PZT-5H铁电陶瓷导电缺口发生电致滞后断裂的可能性及其规律. 结果表明, PZT-5H导电缺口发生电致断裂的临界电场E_F = 14.7±3.2 kV/cm. 如外加电场E<E_F, 则在导电缺口前端瞬时产生电致微裂纹, 若保持恒电场E, 电致裂纹将缓慢扩展直至试样发生滞后断裂, 滞后断裂的门槛电场E_DF = 9.9 kV/cm. 如EE_K= 4.9 kV/cm, 则电致裂纹并不瞬时形核, 只有在恒电场下经过一定的孕育期后电致裂纹才形核并扩展一定距离, 但试样也不会发生断裂. 如E<E_DF = 2.4 kV/cm, 即使长时间施加电场, 裂纹也不形核. 导电裂纹的滞后形核和滞后断裂归因于恒电场下从缺口顶端发出的电荷密度随时间而增大, 当外加电场小于电荷发射的门槛电场时不会发生电致裂纹的滞后形核.     

阳极溶解型应力腐蚀

对阳极溶解型应力腐蚀进行了评述：（１）区分应力腐蚀类型（阳极溶解还是氢致开裂）的方法;（２）氢在阳极溶解应力腐蚀中的作用;（３）腐蚀促进局部塑性变形并使之局部化,这是应力腐蚀新机理的基础;（４）评述了现有的各种应力腐蚀机理;（５）应力腐蚀新机理。     

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.     

温度和湿度对Nafion膜氢传感器性能的影响

系统研究了以Nafion112膜为电解质的氢传感器在不同工作环境下的氢敏感性能. 结果表明,以Nafion112膜为电解质的氢传感器对氢具有很好的敏感性,可以实现微量氢气泄漏的快速检测. 该传感器在氢气体积分数为(500～3000)×10-6时的响应电压与氢气体积分数的对数呈线性关系,为标定不同环境下氢气含量与传感器响应电压的对应关系提供了依据. 在相同湿度条件下,传感器响应电压随温度的升高而下降. 湿度对传感器响应电压的影响与温度相关:温度较低时,响应电压随湿度的增加而下降;温度较高时,响应电压随湿度的增加而升高.     

加载速率对位错发射、层错宽度及位错速度影响

应用分子动力学方法研究了Ｃｕ和Ａｌ单晶在Ⅱ型加载条件下，加载速率对位错发射、层错宽度Ｗ及位错速度Ｖｄ的影响。结果表明，加载速率对Ｗ和Ｖｄ有显著影响。随着加载速率的增大，层错宽度减小，位错速度增大。当加载速率达到某一临界值时，能量不仅以发射位错的形式释放，而且形成孪晶，以降低体系的能量。