当前位置:主页 > 理工论文 > 核科学论文 >

中国抗辐照低活化马氏体钢蠕变裂纹扩展速率研究

发布时间:2020-05-20 05:06
【摘要】:聚变能被认为是人类能源问题的终极解决方案之一,聚变堆包层结构材料是否能够长期安全服役是聚变堆能否安全运行的重要因素。目前,中国抗辐照低活化马氏体钢(CLAM)已经被选作ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)中国实验包层模块(Test Blanket Module)的首选结构材料。聚变堆包层需要在高温和载荷耦合作用下长期服役,包层结构材料在服役过程中会发生蠕变现象。此外,在包层的加工制造过程中很有可能会引入各种微缺陷,同时在服役过程中也会有微缺陷的产生。微缺陷的存在将会加速蠕变孔洞的形核与长大并会引起包层部件中蠕变微裂纹的产生。在高温和复杂载荷的耦合作用下,蠕变微裂纹会逐渐扩展,从而可能引起材料的失效,缩短包层部件服役寿命,影响聚变堆包层的安全服役。传统的高温部件设计方法中主要考虑预防部件的蠕变失效,忽略了蠕变裂纹扩展对部件结构完整性的影响。为了确保聚变堆包层部件的安全服役,开展聚变堆包层结构材料蠕变裂纹扩展行为研究与寿命预测就成为目前急需研究的课题之一。本文根据聚变堆包层的服役工况,开展了CLAM钢单轴拉伸蠕变试验和蠕变裂纹扩展研究工作,分析了温度、应力和初始载荷等因素对CLAM钢蠕变及蠕变裂纹扩展行为的影响机理,同时获得CLAM钢蠕变裂纹扩展速率。首先,开展了5000C、550℃及600℃下初始载荷在3650-6050N范围内的CLAM钢蠕变裂纹扩展实验,研究了不同实验条件下的蠕变裂纹扩展行为。研究表明,温度和初始载荷对CLAM钢蠕变裂纹扩展行为有显著影响,温度越高、初始载荷越大,蠕变裂纹扩展孕育期越短,蠕变裂纹扩展速率越小:其中,蠕变裂纹扩展孕育期及稳态蠕变裂纹扩展速率与初始载荷之间存在着幂律关系。另外,分析了C*参量、应力强度因子K和净截面应力σnet与CLAM钢蠕变裂纹扩展速率的关联关系;分析表明C*参量更适合用来关联蠕变裂纹扩展速率,拟合得到的蠕变裂纹扩展速率与C*参量之间的关系为:da/dt=3×(C*/1000)0.9。显微组织分析结果表明,在试验过程中的高温及载荷作用下,试样中会产生明显的蠕变损伤,主要以蠕变孔洞为主。蠕变裂纹通过与蠕变孔洞的连接而逐渐扩展。其次,为了建立CLAM钢蠕变裂纹扩展速率模型,开展了5000C、550℃及600℃下应力在170-230MPa范围内的单轴拉伸蠕变试验,分析了CLAM钢的单轴拉伸蠕变规律。研究结果表明,温度越高、应力越大,CLAM钢蠕变寿命越低,稳态蠕变应变速率越大;其中,稳态蠕变应变速率与试验应力的关系符合诺顿幂律方程。利用得到的CLAM钢蠕变本构方程,建立了不同温度下蠕变裂纹扩展速率模型。分析表明,平面应变条件下预测得到的蠕变裂纹扩展速率约为平面应力条件的预测得到的50倍。与试验结果对照表明,平面应力状态下的NSW模型能够较好的预测材料的蠕变裂纹扩展行为,并且有一定的保守性。
【学位授予单位】:中国科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TL627

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙忠孝;;预测蠕变裂纹扩展速率的新方法[J];物理测试;1986年05期

2 赵廷仕;梁辉;丘小云;;Ⅲ型裂纹扩展速率的实验研究[J];理化检验.物理分册;1983年02期

3 孙仙奇,梁晋,高良,谢锡善,常逢元,迟书跃;GH36合金持久缺口敏感性与蠕变和疲劳及其交互作用下的裂纹扩展速率[J];北京钢铁学院学报;1988年02期

4 蔡靖,朱俊发,张胜玉,余静;钛合金蠕变裂纹扩展速率的测试方法[J];稀有金属材料与工程;1988年06期

5 杨中伟,罗泽中;金属材料裂纹扩展速率a-N曲线数学模型及其分析[J];钢铁钒钛;1989年04期

6 赵小海;;裂纹扩展速率对比试验的研究[J];现代机械;1989年01期

7 刘兵吉;常新龙;李世望;;15MnMoVN钢及焊件的裂纹扩展速率的实验研究[J];机械强度;1989年04期

8 胡乃鹏;;用多项式表达裂纹扩展速率da/dN的探讨[J];河北工学院学报;1985年04期

9 杨大鹏;王均杰;杨新华;赵耀;;疲劳载荷作用下裂纹扩展速率的研究[J];机械强度;2017年01期

10 张亚军;张利娟;;残余应变对表面裂纹扩展速率的影响[J];材料开发与应用;2012年05期

相关会议论文 前10条

1 丁传富;刘建中;胡本润;吴学仁;;金属材料疲劳小裂纹扩展速率试验方法[A];第五届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2001年

2 熊峻江;韩海军;曾本银;王春生;;直升机桨叶根部材料全范围裂纹扩展速率测定与数据处理[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年

3 崔洪斌;曲先强;马永亮;张杰;钱智勇;;裂纹扩展速率曲线拟合方法的比较研究[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年

4 王晶;果冲;;15CrMo钢腐蚀疲劳裂纹扩展速率[A];北京力学会第二十五届学术年会会议论文集[C];2019年

5 唐宁;鲍蕊;;焊接结构本征裂纹扩展速率提取方法研究[A];第16届全国疲劳与断裂学术会议会议程序册[C];2012年

6 张亚军;高灵清;张利娟;;压力容器低周疲劳表面裂纹扩展速率试验研究[A];2010年海峡两岸材料破坏/断裂学术会议暨第十届破坏科学研讨会/第八届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2010年

7 熊峻江;郭爱民;张莹;;断裂筛选原理及其试验研究[A];第五届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2001年

8 李小兵;高明;李昊泽;张龙;杜战辉;马颖澈;刘奎;;氢含量对奥氏体不锈钢拉伸性能和裂纹扩展速率的影响[A];2018年(第二十届)全国炼钢学术会议大会报告及论文摘要集[C];2018年

9 张亚军;梁健;张欣耀;查小琴;;一种悬臂弯曲加载表面裂纹扩展试样及其应用[A];2008全国MTS断裂测试研讨会论文集[C];2008年

10 许耀午;鲍蕊;;焊接结构本征疲劳裂纹扩展速率研究[A];第十八届全国疲劳与断裂学术会议论文摘要集[C];2016年

相关重要报纸文章 前6条

1 ;环境蠕变(二)[N];中国气象报;2003年

2 钟题;环境蠕变(一)[N];中国气象报;2003年

3 刘毅;“环境蠕变”须警惕[N];人民日报;2014年

4 王德民;环境蠕变的警示[N];中国气象报;2005年

5 慎海雄 赵晓;环境蠕变问题应引起高度重视[N];中国环境报;2003年

6 孟群;对低碳钢显微组织的三维观察与解析[N];世界金属导报;2017年

相关博士学位论文 前7条

1 张经伟;宽范围C*区蠕变裂纹扩展速率及其拘束效应的数值预测[D];华东理工大学;2015年

2 柳晖;基于能量和量纲分析的高温蠕变分析方法研究[D];华东理工大学;2012年

3 谈建平;纳入拘束效应的含裂纹结构蠕变寿命评价方法研究[D];华东理工大学;2014年

4 孙婉婷;高压扭转变形Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金的显微组织和力学性能[D];哈尔滨工业大学;2018年

5 徐丽娟;牙科用钛合金组织与性能的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

6 詹伟刚;基于裂纹扩展的疲劳寿命预测及在起重机金属结构中应用[D];哈尔滨工业大学;2015年

7 朱博玲;聚变堆用体心立方结构材料中析出相形成与演化研究[D];北京科技大学;2016年

相关硕士学位论文 前10条

1 王坤;中国抗辐照低活化马氏体钢蠕变裂纹扩展速率研究[D];中国科学技术大学;2016年

2 吴培祥;基于泛形理论16MnR钢材的疲劳研究[D];西安理工大学;2019年

3 兰天;汽车钢板的疲劳性能研究[D];上海交通大学;2017年

4 李渊;镁合金循环蠕变/松驰的实验研究与本构描述[D];重庆大学;2004年

5 何滨;不同拘束效应对蠕变裂纹扩展影响的数值分析研究[D];天津理工大学;2017年

6 余涛;9Cr-1Mo钢蠕变多尺度内部结构演化行为研究[D];西北大学;2016年

7 王钊;基于免疫遗传算法的汽轮机转子钢低周疲劳裂纹扩展速率研究[D];长沙理工大学;2009年

8 齐s,

本文编号:2672111


资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/2672111.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户9807f***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com