微观视域下大锻件内的氢扩散以及氢致疲劳研究

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致谢

1 绪论

1.1课题研究的目的以及意义

1.2大锻件中的缺陷

1.3白点产生的原因

1.4微孔隙缺陷的疲劳特性以及氢扩散的国内外研究现状

1.5本文研究内容

2 氢行为研究的理论基础

2.1氢致开裂机理

2.1.1氢压理论

2.1.2弱键理论

2.1.3氢降低表面能

2.1.4应力诱导氢化物滞后开裂机理

2.2应力疲劳寿命

2.2.1应力疲劳寿命曲线

2.2.2S-N曲线的经验表达式

2.3氢扩散模型以及氢扩散机制

3 内压外载耦合作用下微孔隙的疲劳特性

3.1分析研究基础

3.1.14300m四辊轧机的受力分析

3.1.2材料属性选定

3.1.3氢压理论以及气体状态方程

3.2内氢压对微孔隙疲劳寿命的影响

3.2.1微孔隙有限元模型以及边界条件

3.2.2结果分析与讨论

3.3微孔隙分布位置对其疲劳寿命的影响

3.3.1微孔隙分布位置以及外载荷

3.3.2结果分析及讨论

3.4微孔隙开口尺寸对其应力场以及疲劳寿命的影响

3.4.1不同开口尺寸的微孔隙模型

3.4.2结果分析及讨论

3.5微孔隙与外载夹角对其应力场以及疲劳寿命的影响

3.5.1不同夹角的微孔隙模型

3.5.2结果分析及讨论

3.6微孔隙的应力场耦合对其疲劳寿命的影响

3.6.1微孔隙应力场耦合模型

3.6.2微孔隙间距对其应力场耦合作用的影响

3.6.3微孔隙开口尺寸对其应力场耦合作用的影响

3.6.4微孔隙与外载夹角对其应力场耦合作用的影响

3.7本章小结

4 微观视域下钢内氢的激发扩散模型以及影响因素的研究

4.1有限元模型构建方法

4.2有限元分析模型以及假设条件

4.3材料属性设定

4.4氢陷阱结合能对氢扩散的影响

4.5加热速度对氢扩散的影响

4.6厚度对氢扩散的影响

4.7初始氢浓度以及陷阱密度对氢扩散的影响

4.8本章小结

5 基于Voronoi图的多晶体模型以及氢沿晶界扩散特性

5.1Voronoi多晶体微结构模型的构建

5.1.1Voronoi图的简介

5.1.2Voronoi图初始点的布置

5.1.3微观晶格模型的构建步骤以及模型的可靠性分析

5.2Cr5钢的电化学充氢试验研究

5.2.1电化学充氢原理

5.2.2充氢试验装置以及试验材料

5.2.3试验结果分析

5.3电化学充氢的微观有限元仿真研究

5.3.1氢扩散边界条件

5.3.2有限元分析模型

5.3.3结果分析及讨论

5.4本章小节

6 结论与展望

参考文献

作者简历

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