核電設(shè)備制造中涉及大量的異種鋼接頭,由于不同材料之間的組織性能差異,使得異種鋼接頭在連接界面處存在較大的安全隱患,嚴(yán)重時(shí)產(chǎn)生界面的剝離,造成關(guān)鍵部件的早期失效。本文從實(shí)際核電構(gòu)件異種鋼接頭剝離失效行為研究開始,結(jié)合引導(dǎo)式力學(xué)試驗(yàn)分析了接頭區(qū)域,包含Type-II型晶界,在不同應(yīng)力狀態(tài)下的力學(xué)行為,確定過了接頭早期失效位置是在不銹鋼側(cè)Type-II晶界附近的奧氏體組織區(qū)域;通過對SA508-3/EQ309L接頭的過渡組織研究,利用光學(xué)顯微鏡（OM）、掃描電鏡（SEM）、能譜儀（EDS）、電子背散射衍射（EBSD）等多種分析手段,確定了過渡區(qū)域組織分層生長的特征;采用納米壓痕法分析了過渡區(qū)域的微區(qū)力學(xué)性能,獲得了過渡區(qū)域不同位置組織的應(yīng)力應(yīng)變曲線,提出“白亮層”中的殘余奧氏體區(qū)域?yàn)樾阅鼙∪鯀^(qū)域,為失效的敏感位置,而擴(kuò)大馬氏體組織范圍可以優(yōu)化過渡區(qū)域性能;從熱、力、成分差異三個(gè)方面設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn),分析了焊接熱循環(huán)、應(yīng)力應(yīng)變、堆焊層材料對過渡區(qū)域組織性能的影響;設(shè)計(jì)添加引導(dǎo)元素試驗(yàn)方法,區(qū)分了不同元素對過渡區(qū)域馬氏體組織生長的影響,發(fā)現(xiàn)了 Cr元素?cái)U(kuò)散范圍與過渡區(qū)域馬氏體組織生長范圍的對應(yīng)關(guān)系,... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１核電設(shè)備中的失效（ａ）堆焊層與母材剝離（ｂ）過渡區(qū)域?qū)?yīng)力腐蝕裂紋的阻隔【４２丨??Ｆｉｇ．?１．１?Ｃｒａｃｋ?ｇｒｏｗｔｈ?ｉｎ?ｎｕｃｌｅａｒ?ｐｏｗｅｒ?ｐｌａｎｔｓ?（ａ）?Ｓｕｒｆａｃｉｎｇ?ｌａｙｅｒｓ?ｓｔｒｉｐｓ?ｆｒｏｍ?ｔｈｅ?ｂａｓｅ?ｍｅｔａｌ??

可以認(rèn)為“白亮層”并非接頭的薄??弱區(qū)域。??可見，現(xiàn)階段“白亮層”力學(xué)行為并未得到有效的研宄，存在微區(qū)性能數(shù)據(jù)上的??缺失，與以往的研究結(jié)論不能有效對應(yīng)，難以準(zhǔn)確分析該區(qū)域?qū)τ诋惙N鋼焊接接頭性??能影響，為異種鋼接頭的安全使用埋下隱患。??１．３異種鋼焊接接頭過渡區(qū)域組織研究現(xiàn)狀??組織組成是異種接頭過渡區(qū)域力學(xué)行為本質(zhì)的體現(xiàn)。不同鋼材焊接組織通�？梢�??使用舍弗勒圖（Ｓｃｈａｅｆｆｌｅｒｄｉａｇｒａｍ）進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)母材和焊縫金屬在舍弗勒圖上［４５，??５２，７５，７６］（如圖１．２）的位置可知，在異種鋼焊接過程中，隨著成分的變化，過渡區(qū)域??應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生一個(gè)馬氏體（Ｍ）?＋奧氏體（Ａ）的混合組織。在不同成分下，隨著兩種組??織的體積分?jǐn)?shù)發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)組織成分的逐步過渡。但這一組織過渡形式并不符??合實(shí)際情況，過渡區(qū)域組織存在自身的特點(diǎn)。?????—Ｉ?｜?Ｉ?｜?｜?｜?｜?｜?？?｜?＇?｜?＇?｜?１?｜?＇?￣?Ｉ?＇?！?＇?１?１?Ｉ?１?Ｉ?＇?Ｉ?１?Ｉ?＇?Ｉ?■?Ｉ／＇??？?２４?Ａｕｓｔｅｎｉｔｅ??２?ｓ＼?－??３?－Ｆ＼?Ｍ＋Ｆ?Ｆｅｒｒｉｔｅ?－??ｑ?Ｉ?．?ｉ?＼?ｉ?．?ｉ?■?ｙ?■?ｉ?？墜■?■?■?■?■?■?．?■?■?ｉ?■?ｉ?．?ｉ?■?ｉ?．?■?■?ｉ?■??０?２?４?６?８?１０?１２?１４?１６?１８?２０?２２?２４?２６?２８?３０?３２?３４?３６?３８??Ｃｈｒｏｍｉｕｍ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ＝Ｃｒ＋Ｍｏ＋１．５Ｓｉ＋０．５Ｎｂ??？?Ｂａｓｅ?ｍｅｔａｌ?■?ＥＱ３０９Ｌ??圖１．２文獻(xiàn)中對過渡組織的標(biāo)定及分析??Ｆｉｇ

第一章緒論??ＭＨ１??■?５０?泖??圖１．３典型的二型晶界關(guān)??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｔｏｐｉｃａｌ?ｉｙｐｅ－ＩＩ?ｂｏｕｎｄａｒｙ??在Ａｇ［７９］和Ｎｉ＿的加載預(yù)應(yīng)力條件下退火組織中，也發(fā)現(xiàn)了類似的晶界。１９９２年，??Ｗｕ等人％８２］提出這種晶界的形成主要取決于異種鋼接頭焊縫凝固方式的轉(zhuǎn)變，即隨??著母材到焊縫奧氏體穩(wěn)定元素的增多，凝固模式由ＦＡ?（鐵素體－奧氏體）模式轉(zhuǎn)變?yōu)??ＡＦ?（奧氏體－鐵素體）模式，從而形成了?Ｔｙｐｅ－ＩＩ晶界，同時(shí)，他們指出該晶界出現(xiàn)的??位置取決于成分濃度變化的速率。２０００年，Ｎｅｌｓｏｎ等人［３（），３１１在研究異種材料焊縫晶??粒形核、生長的過程中，從晶界遷移的角度，解釋了?Ｔｙｐｅ－ＩＩ晶界的形成機(jī)理。他們??認(rèn)為，在焊接熱循環(huán)下，界面處無法發(fā)生ＦＣＣ—ＢＣＣ相轉(zhuǎn)變中要求的長程擴(kuò)散，從??而在奧氏體溫度范圍內(nèi)發(fā)生了短程擴(kuò)散，形成了可移動(dòng)的Ｙ－ＦＣＣ異種材料界面，平行??推移到焊縫一側(cè)，形成Ｔｙｐｅ－ＩＩ晶界。??１．３．２異種鋼焊接接頭過渡區(qū)域中的“白亮層”與馬氏體組織??在異種鋼焊接接頭熔合線位置，通常會(huì)出現(xiàn)一條在凝固方向上與熔合線平行向焊??核生長的窄帶區(qū)域，Ｍ．?Ｆ．?Ｄｏｄｇｅ等人［８３］將其稱為平行凝固帶（ｐｌａｎａｒ－ｓｏｌｉｄｉｆｉｅｄ?ｒｅｇｉｏｎ?）。??這一區(qū)域的組織具有較強(qiáng)的耐蝕性，通常無法使用常規(guī)的腐蝕方法顯露出來，在光鏡??下為白色區(qū)域，因此也有學(xué)者［３５，６＜）］形象的將這部分區(qū)域稱為“白亮層”（見圖１．４）。??圖１．４文獻(xiàn)中的過渡區(qū)域組織金相圖岡??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ?ｏｆ?ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ?ｚｏｎｅ?ｉｎ?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3121129