Zr-4合金低周疲劳性能研究

发布时间：2020-07-16 09:25

【摘要】： 本文综述了目前国内外对锆-4 合金低周疲劳性能的研究进展。并在此基础上，研究了不同温度(室温和400℃)、不同取向(平行于轧向和垂直于轧向)的再结晶退火态Zr-4合金板材试样的低周疲劳性能。且进一步探讨了氢对Zr-4合金的低周疲劳性能的影响。最后，通过分析合金的低周疲劳断口，对其疲劳断裂机理进行了分析总结。 试验结果表明：合金的低周疲劳性能受温度、试样取向以及试样状态等因素的影响。其低周疲劳均遵循Coffin-Manson关系；且滞后环能量曲线均满足立方金属遵循的幂指数关系方程W_H=hΔε_p~w。 试样取向对再结晶退火态Zr-4合金在室温下的低周疲劳将产生影响。R向试样的低周疲劳性能明显优于T向试样的低周疲劳性能。但在室温下，R向及T向试样具有相同的循环特性，均表现为随应变幅的不同而不同，当应变幅高于0.8％时，呈现出先循环硬化而后循环软化直至最后断裂的现象。而当应变幅低于0.8％时，呈现为一致循环软化直至最后断裂。且在相同的应变幅下，T向试样比R向试样具有更高的循环流变应力。此外，对R向及T向试样，低应变幅下呈现出循环软化现象是因为晶粒旋转导致循环软化；而在高应变幅下发生循环硬化是由于孪晶作用的结果。 温度对Zr-4合金的低周疲劳性能影响较明显。在低应变幅区，合金在室温下的低周疲劳性能明显优于在400℃下的低周疲劳性能。但随着应变幅的增加，室温和400℃下合金的疲劳寿命趋于接近。在400℃下，合金表现出与常温下不同的循环特性，其循环稳定滞后回线出现锯齿状波形，且在整个疲劳过 摘要 程中呈现出一致循环硬化的现象，这主要是因为合金在400℃下发生动态应变 时效效应的结果。 室温下对试样渗氢约200雌/g。与室温下未渗氢态试样相比，渗氢后R向 试样的低周疲劳性能稍稍优于未渗氢态R向试样，但对T向Zr一4合金试样， 渗氢对其室温低周疲劳性能几乎没有影响。此外，渗氢后R向试样的低周疲劳 性能明显优于渗氢T向试样的低周疲劳性能。与室温下未渗氢态试样相比，渗 氢后合金的循环特性不变。 Zr一4合金的低周疲劳断口上，所有裂纹都起源于试样最窄处的侧表面，并 逐渐向内部扩展。常温疲劳断口和高温疲劳断口有着较大差别。常温下，R向 试样的低应变幅疲劳断口上较为明显的特征是疲劳条纹的存在;T向试样的疲 劳裂纹扩展区断口上则为轮胎痕花样;渗氢态试样室温下疲劳断口的主要特征 为脊骨状花样和准解理断裂特征。而400℃下，疲劳断口最明显的特征是大量 二次裂纹的存在。
【学位授予单位】：四川大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TG146.414
【图文】：

一4金纹始区观形

b.T一4图3.11zr一4合金裂纹扩展区断口形貌图3.12为Zr一4合金疲劳试样的裂纹瞬断区的微观断口形貌。由图中在最后断裂区，R向试样的断裂区断口与静拉伸断口类似，出现了很一的圆形或椭圆形韧窝。而对T向试样，其断裂区形貌为准解理加韧且可见二次裂纹，主要为准解理断裂。

b.T一4图3.11zr一4合金裂纹扩展区断口形貌图3.12为Zr一4合金疲劳试样的裂纹瞬断区的微观断口形貌。由图中在最后断裂区，R向试样的断裂区断口与静拉伸断口类似，出现了很一的圆形或椭圆形韧窝。而对T向试样，其断裂区形貌为准解理加韧且可见二次裂纹，主要为准解理断裂。

【引证文献】

相关期刊论文 前1条

1 魏宏彬;;承压特种设备的疲劳失效与预防[J];企业技术开发;2011年13期

本文编号：2757824