SUS304不锈钢裂纹尖端的室温蠕变现象及其对疲劳裂纹扩展行为的影响

摘要

本文选用SUS304不锈钢为试验材料,将其制成开口方向一致的紧凑拉伸试样,并以MTS810万能试验机为主要设备,以断裂力学为理论基础,以疲劳裂纹扩展试验为依托,探讨了裂纹尖端室温蠕变的规律,并结合过载研究了它对疲劳裂纹扩展行为的影响.试验结果表明,在恒幅疲劳裂纹扩展过程中,如果将裂纹体承受的应力强度因子升高到某一值并保持恒载一段时间,裂纹尖端会出现变形量随时间延长而增大的现象,即室温蠕变现象.室温蠕变量的大小与过载比和恒载应力强度因子成单调递增关系;随加载速率的增加先减小后增大.裂纹尖端经过室温蠕变后,如果继续进行疲劳裂纹扩展试验,其扩展规律将会有很大的变化:在同样的基准循环方式下经过同样的蠕变时间,较高的过载比会导致更加明显的延滞现象.此外,室温蠕变对裂纹扩展的影响规律还会受到循环载荷比的左右.室温蠕变对裂纹扩展产生延滞的原因主要是裂纹闭合,同时裂尖钝化、裂纹偏折及形变诱发马氏体的形成也会起到一定的作用.

目录

文摘

英文文摘

独创性说明

1绪论

1.1室温蠕变概述

1.1.1室温蠕变的机理

1.1.2影响室温蠕交的因素

1.2关于疲劳裂纹扩展

1.2.1对疲劳裂纹扩展进行研究的起源及发展

1.2.2断裂韧性和应力强度因子

1.2.3疲劳裂纹扩展速率

1.2.4疲劳裂纹扩展的延滞

1.3本文研究的内容和目的

2实验材料和方法

2.1实验前的准备工作

2.1.1实验试样的制备：

2.1.2试验仪器的选择及夹具的制备：

2.2实验方法：

2.2.1裂纹扩展试验：

2.2.2室温蠕变试验：

2.2.3试验后试样组织的分析：

3 SUS304不锈钢裂纹尖端室温蠕变现象的研究

3.1裂纹尖端室温蠕变现象的观察结果与分析

3.2表征室温蠕变参数的选择

3.3影响裂纹尖端室温蠕变量的因素

3.3.1恒载应力强度因子KRTC的影响

3.3.2基准最大应力强度因子Kmax的影响

3.3.3过载比相同时KRTC的影响

3.3.4加载速率r的影响

3.3.5蠕变历史的影响

3.4室温蠕变后裂纹尖端区域的分析

3.4.1室温蠕变后裂纹尖端的断口形貌

3.4.2室温蠕变后试样的表面形貌

3.4.3室温蠕变后裂纹尖端的XRD分析

3.4.4室温蠕变后裂纹尖端的透射电镜(TEM)分析

3.5裂纹尖端室温蠕变机制的探讨

3.6本章小结：

4室温蠕变后的疲劳裂纹扩展行为

4.1室温蠕变对疲劳裂纹扩展行为的影响

4.1.1不同过载比下室温蠕变后的疲劳裂纹扩展行为

4.1.2室温蠕变与单峰过载后疲劳裂纹扩展行为的比较

4.1.3室温蠕变后两种载荷比下的疲劳裂纹扩展行为

4.1.4有无室温蠕变对高载荷比下裂纹扩展的影响

4.1.5不同基准载荷比下室温蠕变后的裂纹扩展行为

4.1.6不同加载速率下的室温蠕变对裂纹扩展行为的影响

4.2过载后裂纹延滞的原因

4.2.1裂纹闭合效应

4.2.2裂纹尖端钝化

4.2.3裂纹偏折、分叉和二次裂纹

4.2.4其他原因

4.3室温蠕变对疲劳裂纹扩展行为影响的解释

4.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢

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