發(fā)布時間：2017-04-07 15:15

  本文關(guān)鍵詞：抗氫鋼及構(gòu)件的中子衍射應(yīng)力分析研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：抗氫鋼是用于制造臨氫構(gòu)件的一類特殊金屬材料,其典型應(yīng)用是制造貯氫或氫同位素的壓力容器,這類產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于航天、軍工、能源等多種領(lǐng)域中。制造貯氫壓力容器的抗氫鋼通常為某類奧氏體不銹鋼,雖然比鐵素體和馬氏體鋼有更優(yōu)良的抗氫損傷性能,但并不像早期認(rèn)識那樣完全不受氫的影響,氫會對材料及構(gòu)件的力學(xué)性能、微缺陷和應(yīng)力分布等產(chǎn)生不同程度的影響。尤其是在應(yīng)力和高壓氫同時作用下的力-氫受載過程中,這種影響將會變得更為復(fù)雜。貯氫壓力容器的結(jié)構(gòu)安全性是其服役期中一直很關(guān)注的重點問題。中子衍射技術(shù)在工程部件殘余應(yīng)力測量中的應(yīng)用始于上個世紀(jì)九十年代。中子衍射作為一種重要的無損檢測手段,具有深穿透、對氫元素敏感等重要特點。通過中子衍射應(yīng)力測量技術(shù)可以較為準(zhǔn)確地獲得材料深度范圍內(nèi)宏觀應(yīng)力、微觀應(yīng)力、晶間應(yīng)力等三類應(yīng)力分布數(shù)據(jù),研究內(nèi)應(yīng)力存在和變化對材料微觀結(jié)構(gòu)單元的影響,通過對應(yīng)力／應(yīng)變場分布變化的分析,研究材料孿晶、位錯等微觀形變機制。作為目前多晶材料內(nèi)部三維應(yīng)力無損檢測的唯一技術(shù)手段,中子衍射應(yīng)力測量技術(shù)在全球范圍內(nèi)重要的科學(xué)研究機構(gòu)均受到重視。美國與歐洲包括Los Alamos、Oak Ridge、NIST、Rutherford-Appleton Lab. (ISIS)、ILL (Grenoble)在內(nèi)的國家實驗室或研究中心皆將中子衍射殘余應(yīng)力測量技術(shù)列為材料工程研究的重點。其目的主要是發(fā)展原位(In-Situ)中子散射技術(shù)為建立各種微(介)觀力學(xué)模型提供必備的實驗數(shù)據(jù),通過材料各種應(yīng)力(宏觀與相間微觀應(yīng)力)的測量直接服務(wù)于材料設(shè)計。中子散射方法結(jié)合原位加載技術(shù)可以獲取抗氫鋼的應(yīng)力演化數(shù)據(jù),為抗氫鋼性能評估提供實驗數(shù)據(jù)支撐。本論文基于離線狀態(tài)充氫不同階段抗氫鋼的宏觀拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線多階段的變形特征數(shù)據(jù),利用新興發(fā)展的原位中子衍射應(yīng)力分析技術(shù)和新建立的中子衍射應(yīng)力分析譜儀以及原位力學(xué)實驗設(shè)備開展抗氫鋼變形過程的微結(jié)構(gòu)演化分析。探索了氫的介入與抗氫鋼屈服強度、塑性、延伸率等降低之間的關(guān)系,初步獲得氫在位錯附近增值聚集及其對位錯滑移的阻滯是造成抗氫鋼宏觀力學(xué)三大性能指標(biāo)下降的機理性認(rèn)識。本論文對由抗氫鋼材料電子束焊接而成的鋼筒的三維應(yīng)力分布進行了測量。采用中子衍射應(yīng)力測量技術(shù)無損地獲得了3mm深度下抗氫鋼焊接鋼筒三種特征區(qū)域(焊接區(qū)、熱影響區(qū)、基體區(qū))殘余應(yīng)力分布數(shù)據(jù)：切向承受了最大拉應(yīng)力,達到350MPa,軸向/徑向均受壓應(yīng)力作用,其中軸向壓應(yīng)力最大,達到-220MPa,焊接區(qū)及熱影響區(qū)范圍內(nèi)應(yīng)力梯度最大,是誘發(fā)斷裂的最主要位置。對比同類型焊接件國際上測量得到的數(shù)據(jù)結(jié)果,結(jié)果的可信度較好。
【關(guān)鍵詞】：抗氫鋼 中子衍射 應(yīng)力 原位拉伸 微觀變形 三維應(yīng)力分布 結(jié)構(gòu)件
【學(xué)位授予單位】：中國工程物理研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒論7-20
• 1.1 抗氫脆奧氏體不銹鋼研制/研究的國內(nèi)外現(xiàn)狀7-10
• 1.2 氫與金屬材料相互作用機理10-14
• 1.2.1 氫致金屬破壞機理11
• 1.2.2 氫在金屬材料中的聚集11
• 1.2.3 氫脆弱鍵理論11-12
• 1.2.4 氫脆位錯輸送理論12-13
• 1.2.5 氫致局部塑性變形理論13
• 1.2.6 氫致相變理論13-14
• 1.3 中子衍射應(yīng)力測量技術(shù)14-18
• 1.3.1 中子衍射及應(yīng)力分析原理14-17
• 1.3.2 中子衍射方法的特點17-18
• 1.4 本文研究內(nèi)容18-20
• 第二章 中子衍射應(yīng)力測量裝置與加載技術(shù)20-37
• 2.1 實驗裝置介紹20-28
• 2.1.1 中子衍射應(yīng)力分析譜儀介紹21-26
• 2.1.2 15kN原位力學(xué)加載系統(tǒng)的介紹26-28
• 2.2 裝置主要物理指標(biāo)的檢驗與優(yōu)化28-37
• 2.2.1 單色器指標(biāo)與參數(shù)優(yōu)化28-32
• 2.2.2 譜儀分辨率標(biāo)定32-35
• 2.2.3 樣品處中子注量率的標(biāo)定35-37
• 第三章 原位加載下抗氫鋼中子衍射實驗研究37-49
• 3.1 實驗37-39
• 3.2 結(jié)果分析39-48
• 3.3 本章小結(jié)48-49
• 第四章 抗氫鋼焊接結(jié)構(gòu)件殘余應(yīng)力分布的中子衍射研究49-55
• 4.1 實驗49-50
• 4.2 結(jié)果分析50-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 結(jié)論及建議55-56
• 5.1 結(jié)論55
• 5.2 建議55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻57-59
• 附錄59

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本文編號：290724