X13CrMnMoN18-14-3高氮奥氏体不锈钢的力学行为及尺寸效应研究

摘要

X13CrMnMoN18-14-3(1.4452)作为一种新型的高氮无镍奥氏体不锈钢，因其具有高强、高韧等优异的力学性能，具有广泛的应用前景，尤其是在医疗器械上的应用。且随着微成形技术的发展，这种不锈钢在微机电系统中亦将有一番作为。但是，当材料的尺寸减小到一定程度时，材料的机械性能、破坏行为等方面会表现出明显的尺寸效应。因此对微尺度高氮钢的力学性能和尺寸效应进行系统研究具有十分重要的理论意义和重大的应用价值。
　　 室温下通过材料的举轴拉伸试验，获得了100μm高氮奥氏体不锈钢的基本力学性能参数，通过循环载荷试验考察了材料的棘轮行为特性和疲劳特性。对比发现材料具有明显的强度和疲劳尺寸效应，随材料的尺寸减小材料的强度得到提高、疲劳寿命延长。根据目前尺寸效应理论模型对高氮奥氏体不锈钢的尺寸效应进行了描述，改进了Weibull缺陷统计理论模型，对冷变形高氮奥氏体高氮钢进行了强度尺寸效应模拟；采用分形理论方法对退火高氮奥氏体不锈钢的疲劳尺寸效应进行了解析。从而预测特定尺寸高氮奥氏体不锈钢试样的强度和疲劳尺寸效应。
　　 本文还对高氮奥氏体不锈钢进行了冷变形研究，发现材料具有很强的冷变形硬化能力，从微观角度并结合材料自身的高氮特性分析了材料的硬化机理。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1高氮奥氏体不锈钢的研究背景

1.1.1高氮奥氏体不锈钢的定义及分类

1.1.2高氮奥氏体不锈钢的发展历史

1.1.3高氮奥氏体钢的研究现状及应用前景

1.2棘轮效应的研究现状

1.2.1棘轮效应实验研究

1.2.2棘轮效应的安定问题

1.2.3疲劳与棘轮交互作用的研究

1.2.4蠕变与棘轮交互作用的研究

1.3尺寸效应研究现状

1.3.1尺寸效应介绍

1.3.2尺寸效应对材料基本力学性能的影响

1.3.3尺寸效应对疲劳的影响

1.4金属材料冷变形硬化理论研究

1.4.1冷变形硬化曲线

1.4.2冷变形硬化理论

1.4.3冷变形硬化机理

1.5本文的研究工作及研究意义

1.5.1拟展开的工作

1.5.2研究意义

第二章实验及结果分析

2.1实验材料及试件

2.1.1实验材料

2.1.2试件尺寸

2.2试验设备

2.3常温单轴拉伸试验

2.4常温单轴棘轮实验

2.4.1实验条件

2.4.2材料1.4452-LG棘轮单步加载工况

2.4.3材料1.4452-LG棘轮历史加载工况

2.4.4加载率对材料1.4452-LG棘轮应变的影响

2.5疲劳试验

2.5.1 1.4452-LG材料疲劳试验

2.6本章小结

第三章X13CrMnMoN18-14-3高氮奥氏体不锈钢的冷变形硬化研究

3.1冷变形对高氮奥氏体不锈钢的影响

3.1.1冷变形对基本力学性能的影响

3.1.2冷变形对棘轮效应的影响

3.1.3冷变形对疲劳寿命的影响

3.2 X13CrMnMoN18-14-3高氮奥氏体不锈钢冷变形微观形貌

3.3高氮奥氏体不锈钢硬化机理分析

3.4本章小结

第四章X13CrMnMoN18-14-3高氮奥氏体不锈钢的尺寸效应研究

4.1试验

4.1.1单轴拉伸试验尺寸效应

4.1.2疲劳试验尺寸效应

4.2尺寸效应的理论模型

4.2.1缺陷统计分布-Weibull理论

4.2.2材料尺寸效应微观结构分析

4.2.3有限寿命疲劳强度的一种分形理论模型

4.3本章小结

第五章结论

5.1本文的主要研究工作及结论

5.2进一步研究工作的展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢