AISI316L奥氏体不锈钢在摸拟人体组织液中腐蚀疲劳裂纹萌生的初步研究

AISI316L奥氏体不锈钢是较常用的金属植入材料之一.但在临床应用中,由它制成的植入物特别是全髋关节,常因腐蚀疲劳破断而失效.本文对316L不锈钢在Hank’s溶液中的腐蚀疲劳裂纹萌生机理进行了初步研究.结果发现,在Hank’s溶液中,自然钝化的316L不锈钢在稳定钝化态下,裂纹的萌生是由交变应力引起的微观塑性变形和Hank’s溶液交互作用的结果;在有点蚀产生的非钝化态下,裂纹的萌生是点蚀和腐蚀疲劳相叠加的结果.316L不锈钢经离子氮化表面处理后,提高了在Hank’s溶液中的抗点蚀能力,但在外加腐蚀电位的苛刻条件下,困氮化层发生晶间腐蚀和脱落而加速了裂纹的萌生     

铸造奥氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展

用紧凑拉伸试样研究了载荷比、单峰过载和两步高-低幅加载对Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率的影响。当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的增大而增大。单峰过载使裂纹扩展速率先有短暂的增加后长距离的减速扩展,出现裂纹扩展迟滞现象。两步高-低幅加载时,若两步的最大载荷不同,第二步裂纹扩展也会出现迟滞现象。用两参数模型和Wheeler模型能够预测恒幅载荷和变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为。     

奥氏体不锈钢焊缝热裂敏感性研究

应用变形速率连续可变式热裂纹试验方法（ＶＤＲ法）研究了硕、钼和稀土元素对奥氏体不锈钢焊缝热裂敏感性的影响。试验结果表明,降低奥氏体不锈钢溶敷金属中的碳含量并加入适量的钼可显著提高焊缝的抗热裂性能。稀土元素对焊缝的抗热裂性也有显著影响,加入适量稀土能减少焊缝中夹杂物的数量和大小,改变其成分及分布,提高抗裂性。但是如果加入过量,焊缝中会形成大量稀土夹杂物,降低奥氏体不锈钢焊缝的抗裂性。     

脉冲磁场对奥氏体不锈钢液淬组织的影响

对液淬组织中固相率进行分析，在温度不变的条件下，奥氏体不锈钢液淬组织中的固相率随脉冲磁场强度增加而增大。     

奥氏体不锈钢氮离子注入层的研究

本文用俄歇能谱仪（ＡＥＳ），结合高精度表面轮廓仪测定奥氏体不锈钢氮离子注入层深度及氮浓度分布．用超显微硬度计（试验载荷为０．１ｇ至２．０ｇ）测量注入层的本征硬度，还用ｘ射线低角度掠射技术（ＧＩＸＲＴ）分析注入层的组织结构．研究结果表明：氮离子注入层为过饱和氮的单相国溶体非晶态层，它强化了奥氏体不锈钢表层，提高耐磨性，降低摩擦系数．注入态的耐蚀性优于非注入态．     

H2SO4—NaCl溶液中奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂

在室渐下研究了奥氏不锈钢在Ｈ２ＳＯ４－ＮａＣｌ溶液中应力腐蚀开裂敏感性。结果表明，应力腐蚀受外加电位和氯化物浓度的影响。在２．５（Ｈ２ＳＯ４）－０．２～０．６ＭＯＬ．ＤＭ＾－３（ＮａＣｌ）溶液中发生穿晶型应力腐蚀开裂，在极化曲线的活化－钝化过渡区电位区间发生腐蚀开裂。应力腐蚀开裂可归因于位错的滑移台阶出现而导致钝化膜的破裂。应力腐蚀可归因于位错的滑移台阶出现而导致钝化膜的破裂，再经过选择性电化学溶     

奥氏体不锈钢在高温钠中的质量迁移效应研究

本文应用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、俄歇能谱仪分析国产316Ti和321奥氏体不锈钢在650℃流动钠中浸泡4000、5000、8000、10000n后试样表面组成相类型、化学成分和显微组织沿横截面变化及试样表面腐蚀形貌。研究结果表明,国产316Ti和321奥氏体不锈钢在高温流动钠中浸泡后有明显的质量迁移效应。液态钠中所含碳向钢中扩散,钢中Ni、Cr合金元素向流动钠中扩散,引起钢增碳和Ni、Cr元素减少,钢表面的化学成分和组成相及显微组织发生明显变化。其表面组成相为铁素体、奥氏体和M_(23)C_6型碳化物,无σ相·随浸泡时间延长,表面铁素体量增多。表面组织为粒状α+M_(23)C_6+γ;次表层组织为晶界α+M_(23)C_6+γ;心部组织为σ+γ或晶界α+M_(23)C_6+σ+γ,在晶界铁素体层和心部组织之间有一无α、无σ相的碳化物沉淀区(M_(23)C_6+γ)。随浸泡时间继续延长,表层粒状铁素体层深增加,晶界铁素体层和碳化物沉淀区向心部延伸。试样表面产生腐蚀沟槽、晶界腐蚀和腐蚀坑及腐蚀裂纹,浸泡时间再延长,腐蚀加剧。321钢比316Ti钢质量迁移效应明显,腐蚀抗力差。     

H_2SO_4－NaCl溶液中奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂

在室温下研究了奥氏体不锈钢在Ｈ＿２ＳＯ＿４－ＮａＣｌ溶液中的应力腐蚀开裂敏感性．结果表明，应力腐蚀受外加电位和氯化物浓度的影响．在２．５（Ｈ＿２ＳＯ＿４）－０．２～０．６ｍｏｌ·ｄｍ￣（－３）（ＮａＣｌ）溶液中发生穿晶型应力腐蚀开裂，在极化曲线的活化。钝化过渡区电位区间发生腐蚀开裂。应力腐蚀开裂可归因于位错的滑移台阶出现而导致钝化膜的破裂，再经过选择性电化学溶解而产生．     

基于TFM的奥氏体不锈钢成像算法检测

以奥氏体不锈钢为研究对象,针对现有超声相控阵技术,用仿真软件建立了大小为50 mm×50 mm的声源平面.在声源平面上建立了超声相控阵声场的可视化仿真模型,仿真了中心频率为5 MHz,阵元数为16的线性阵列换能器,按照TFM算法要求的规则采集回波信号并成像,并与现有超声相控阵成像结果进行系统地比较,发现TFM可以更准确地获得缺陷的位置信息,将TFM应用于超声相控阵检测,可以获得较好的缺陷检测效果.     

敏化奥氏体不锈钢的晶间腐蚀研究

对不同敏化条件下奥氏体不锈钢电极动电位再活化扫描后的形貌进行研究。结果表明,敏化时间,敏化温度,直接影响敏化程度,扫描电子显微镜和能谱结果说明敏化程度越大,晶间腐蚀开裂越严重,敏化使晶界局部成份变化,腐蚀发生在贫铬处的晶界,Ｆｅ,Ｃｒ,Ｎｉ等元素被溶解腐蚀。     

电位极化方式对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

在慢应变速率拉伸过程中通过施加循环电位扫描及电位阶跃等不同的电位极化方式，研究了奥氏体不锈钢在酸性氯化物溶液中的应力腐蚀开裂敏感性，并利用ＳＥＭ技术观察了断口形貌。结果表明，电位扫描速度和电位阶跃频率对裂纹萌生扩展起决定作用。相同电位范围内，电位阶跃比电位扫描导致更高的材料断裂敏感性。     

Z3CN20—09M铸造奥氏体不锈钢的低周疲劳行为

采用径向应变控制研究了Z3CN20-09M奥氏体不锈钢在室温和350℃高温下的低周疲劳行为．Z3CN20-09M不锈钢表现为先硬化后软化的循环特性,但硬化的程度取决于温度和应变幅．随着应变幅的增加,Z3CN20-09M钢的低周疲劳循环寿命逐渐减短,而相同循环次数下应力幅也随之提高．温度对Z3CN20-09M钢的低周疲劳行为影响较大,与室温相比高温下的循环硬化程度更高,相同应变幅下高温的低周疲劳寿命也高于常温下的寿命．通过疲劳实验的原位观察发现,奥氏体内的滑移面、夹杂物及奥氏体和铁素体两相的界面是疲劳裂纹可能的形核位置,奥氏体和铁素体两相的不协调变形使相界处产生应力集中,导致疲劳裂纹容易沿两相界面扩展．     

奥氏体不锈钢焊缝超声检测用换能器的研究

研究了窄脉冲探头的设计与制造工艺、换能器与探伤仪的匹配以及斜楔形状和尺寸的计算机优化，从而获得一种灵敏度高、分辨率好、信噪比高和定位比较准确的宽频带纵波斜探头，适用于奥氏体不锈钢焊缝的超声检测。     

电位极化方式对奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂敏感性的影响

在慢应变速率拉伸过程中通过施加循环电位扫描及电位阶跃等不同的电位极化方式，研究了奥氏体不锈钢在酸性氯化物溶液中的应力腐蚀开裂敏感性，并利用ＳＥＭ技术观察了断口形貌．结果表明，电位扫描速度和电位阶跃频率对裂纹萌生扩展起决定作用．相同电位范围内，电位阶跃比电位扫描导致更高的材料断裂敏感性．     

一种无镍奥氏体不锈钢的组织与性能

对用中频感应炉熔炼，电渣二次重溶工艺制备的Fe-Cr-Mn-C-N无镍奥氏体不锈钢进行了组织与性能测试。结果表明，该钢为单相奥氏体，平均晶粒直径为85μn，钢中成分均匀，未发现元素偏析；该钢具有较好的强度和韧性：σb=1205MPa，σ0.2=632MPa，δ5=39％，HV=296。     

铬镍奥氏体不锈钢焊接中气孔的影响因素

文章阐述了铬镍奥氏体不锈钢焊接焊条药皮中水分含量，焊缝的结晶模式，熔滴过渡，非金属杂因素对焊缝中气孔的影响规律。     

一种奥氏体不锈钢的空泡腐蚀行为

采用一种新型的奥氏体不锈钢作为耐空泡腐蚀涂层,先表面堆焊,然后进行TIG（钨极惰性气体保护焊）表面重熔改性加工．根据ASTM G32／92标准,空泡腐蚀由超声波振动设备完成．利用X射线衍射仪和扫描电镜（SEM）对试样的空泡腐蚀行为进行了跟踪观察,并对试样的空泡腐蚀率进行了测定．结果表明：在空泡腐蚀过程中,先后发生了相变和马氏体片层的扭曲断裂．空泡冲击能诱发奥氏体到马氏体的相变,并被其吸收;当相变达到饱和点时,马氏体片层开始吸收冲击能,同时逐渐发生扭曲和断裂,最终马氏体片层断裂产生的碎片大量剥落,该材料的空泡腐蚀潜伏期结束．     

冷变形对18—8型奥氏体不锈钢晶界腐蚀敏感性的影响

本文用美国材料试验协会的一种标准方法ASTM A262E研究了18~8型奥氏体不锈钢的冷变形对其晶间腐蚀敏感性的影响.冷轧和冷拉伸均能改善所研究材料的晶界抗腐蚀能力,然而前者更为有效.30~40%冷轧变形能在改善力学性能的同时,成功地降低经受650℃2小时敏化处理的材料的晶界腐蚀敏感性.     

中碳贝氏体钢滚动接触疲劳的裂纹萌生

为了优化中碳贝氏体钢支承辊的磨削换辊工艺,研究了其接触疲劳时的裂纹萌生和扩展。在JPM-1B型接触疲劳试验机上测定了水润滑条件下的接触疲劳失效寿命曲线,并以裂纹沿平行表面方向扩展为判断标准,通过解剖试样的方法测定了裂纹萌生寿命曲线。结果显示两条曲线均在最大接触应力为0.86GPa处发生弯折,裂纹萌生寿命约为失效寿命的70%～80%。在扫描电镜下对试样观察发现:当接触应力较低时垂直裂纹占主导地位,而接触应力较高时棘齿裂纹占主导地位。这两种裂纹都具有一般短裂纹的特点。     

奥氏体不锈钢钻削变形系数的实验研究

以奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti为工件材料,应用最新研制的涂层钻头进行大量切削实验,研究钻削参数对变形系数的影响以及变形系数与轴向力、转矩和钻削温度之间的关系．结果表明,不锈钢钻削变形系数反应了轴向力的变化趋势．实验还揭示了奥氏体不锈钢钻削加工中切削速度和进给量的变化对变形系数的影响规律．研究结果为奥氏体不锈钢钻削刀具选择及其参数的优化提供了依据．