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新型耐火耐候钢材高温力学性能与本构模型研究

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工程力学 2023年第3期40卷 201-212页

作者：余香林石永久彭耀光程赟王文昊刘栋土木工程安全与耐久教育部重点实验室清华大学土木工程系北京100084 百安力钢结构应用科技有限公司珠海519040

采用标准试验方法,对首钢集团生产的楼承板用SQ410FRW耐火耐候钢冷轧钢带进行稳态拉伸试验,以测定其典型高温力学性能指标,包括钢材高温弹性模量、规定塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。通过非线性回归方法得出相应的... 详细信息

采用标准试验方法,对首钢集团生产的楼承板用SQ410FRW耐火耐候钢冷轧钢带进行稳态拉伸试验,以测定其典型高温力学性能指标,包括钢材高温弹性模量、规定塑性延伸强度、抗拉强度、断后伸长率和断面收缩率。通过非线性回归方法得出相应的高温折减系数表达式,包括弹性模量折减系数、规定塑性延伸强度折减系数和抗拉强度折减系数。根据试验应力-应变关系曲线,回归得出基于Ramberg-Osgood模型(R-O模型)的应力-应变本构模型,以用于后续有限元参数化建模过程中对结构构件的温度场分析和顺序热力耦合分析。试验结果表明:绝大多数拉伸试样均在平行段内或标距段内发生断裂,且断后伸长率随温度升高呈现总体增大趋势;高温弹性模量、高温规定塑性延伸强度和抗拉强度在600℃及以下时降低较少,均保持在常温名义值的60%以上,基本满足耐火钢的力学性能指标要求;基于R-O模型的应力-应变本构关系表达式的拟合优度均在90%以上,与试验应力-应变曲线吻合良好,故提出的本构模型可用于相关钢结构或组合结构构件的有限元抗火分析。

关键词：耐火耐候钢高温力学性能拉伸试验本构模型折减系数

固溶温度对316LN奥氏体不锈钢微观组织和高温力学性能的影响

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材料热处理学报 2022年第1期43卷 113-120页

作者：程丹丹熊毅马云飞武永丽任凤章郑州财税金融职业学院信息技术系河南郑州450000 河南科技大学材料科学与工程学院河南洛阳471023 有色金属新材料与先进加工技术省部共建协同创新中心河南洛阳471023

对316LN奥氏体不锈钢进行了不同温度(1020、1050和1070℃)的固溶处理,利用电子万能试验机对316LN奥氏体不锈钢在300℃的高温环境下进行单轴拉伸试验,采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对其微观组织和高温力学性能进行... 详细信息

对316LN奥氏体不锈钢进行了不同温度(1020、1050和1070℃)的固溶处理,利用电子万能试验机对316LN奥氏体不锈钢在300℃的高温环境下进行单轴拉伸试验,采用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)对其微观组织和高温力学性能进行分析表征。结果表明:随着固溶温度的升高,316LN奥氏体不锈钢的晶粒尺寸逐渐增大,析出相逐渐溶解,位错密度降低的同时孪晶数量减少,抗拉强度和屈服强度略有降低,伸长率增加;高温下的拉伸断口形貌均呈现出典型的韧性断裂特征;当固溶温度为1050℃时,试验钢的晶粒尺寸均匀,析出相基本完全溶解,伸长率提高明显;在1050℃固溶保温120 min后,316LN奥氏体不锈钢的强塑性匹配较好。

关键词： 316LN奥氏体不锈钢固溶处理微观组织高温力学性能

一种钛基钎料钎焊TiAl合金接头的高温力学性能分析

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焊接学报 2019年第5期40卷 148-153,I0008,I0009页

作者：李志锋李小强李力娄立屈盛官华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心广州510640 华东交通大学南昌330013

采用自主研发的一种Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料对TiAl合金进行钎焊连接,钎焊温度为1 000℃,时间为5 min,对所得的钎焊接头进行了高温抗剪强度和抗拉强度研究,并与母材强度进行了对比.结果表明,钎焊接头在700℃高温下可长期服役,但剪切... 详细信息

采用自主研发的一种Ti-Zr-Cu-Ni-Co-Mo非晶钎料对TiAl合金进行钎焊连接,钎焊温度为1 000℃,时间为5 min,对所得的钎焊接头进行了高温抗剪强度和抗拉强度研究,并与母材强度进行了对比.结果表明,钎焊接头在700℃高温下可长期服役,但剪切试验温度高于700℃后由于氧化物的生成和钎焊中心区显微组织发生变化导致剪切性能急剧下降,钎焊接头跟母材在不同拉伸试验温度下的抗拉强度随试验温度上升呈下降趋势,两者差距先减小后增大,分别在不高于600和800℃条件下仍能保持室温性能的80%以上.

关键词：钛铝合金钎焊高温力学性能焊后热处理

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钼合金高温力学性能研究现状综述

功能材料 2020年第10期51卷 10044-10054页

作者：李辉胡平邢海瑞左烨盖程权胡卜亮王快社冯鹏发西安建筑科技大学冶金工程学院西安710055 西安建筑科技大学功能材料加工国家地方联合工程研究中心西安710055 金堆城钼业股份有限公司西安710077

稀有金属钼,具有熔点高(2620℃),抗热震性能好,抗腐蚀性能强等优点,成为重要的高温结构材料和功能材料。广泛应用于航空航天、半导体照明、微电子技术、医疗器械等重要领域。但由于钼本身高温氧化严重、变形温度高、温降快、抗拉强度大... 详细信息

稀有金属钼,具有熔点高(2620℃),抗热震性能好,抗腐蚀性能强等优点,成为重要的高温结构材料和功能材料。广泛应用于航空航天、半导体照明、微电子技术、医疗器械等重要领域。但由于钼本身高温氧化严重、变形温度高、温降快、抗拉强度大等一系列加工特性,严重限制了钼的深加工可行性和其在应用领域的发展。然而钼合金在高温下具有良好的导热、导电性能、高温强度和抗蠕变性等优异的性能,被大量应用于导弹、涡轮机和聚变反应堆组件等重要的高温环境。近年来,基于国内外学者对钼合金的高温拉伸、压缩、蠕变、弯曲、疲劳、烧蚀等力学性能进行研究,发现不同牌号的钼合金成分、含量和作用机制对高温性能均有影响。本文综述了钼合金发展、分类及高温力学性能国内外研究现状,并从未来钼合金高温应用的角度对新型钼合金的研究方向进行了建设性的展望。

关键词：钼合金钼合金分类高温力学性能高温应用建设性展望

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应变隔离垫高温力学性能试验及应力分布规律

西北工业大学学报 2018年第6期36卷 1162-1167页

作者：孔斌杨家勇王曼张庆茂黄杰姚卫星南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室江苏南京210016 中国航空工业集团公司成都飞机设计研究所四川成都610091 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016

防热瓦作为热防护系统(TPS)的主要隔热部件,其通过应变隔离垫(SIP)粘接于机体表面。为了进行SIP的高温力学性能及应力分布规律研究,在常温(23±2℃)和300℃高温2种试验环境下进行了SIP的拉伸、压缩和剪切试验,获得了试验件的载荷-位移... 详细信息

防热瓦作为热防护系统(TPS)的主要隔热部件,其通过应变隔离垫(SIP)粘接于机体表面。为了进行SIP的高温力学性能及应力分布规律研究,在常温(23±2℃)和300℃高温2种试验环境下进行了SIP的拉伸、压缩和剪切试验,获得了试验件的载荷-位移曲线、弹性模量及破坏应变。相比常温下,在300℃高温下SIP的拉伸、压缩和剪切弹性模量分别下降了9.68%,9.24%和8.73%,此外在300℃高温下SIP的拉伸和剪切破坏应变分别下降了11.59%和12.81%,即高温引起了SIP刚度和强度的下降。利用试验数据进行了SIP的应力分布规律研究,结果表明在拉、压及剪切力作用下,SIP应力呈中间低边缘高的趋势。此外在剪切力作用下,SIP同时产生剪切应力和正应力,并且正应力一端受拉,另一端受压。由以上分析可知SIP的边缘处是高应力区域,易发生破坏,应给予足够的重视。

关键词：热防护系统应变隔离垫高温力学性能应力分布

3D网状结构TiBw/Ti60复合材料高温力学性能

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稀有金属材料与工程 2016年第12期45卷 3278-3283页

作者：胡海亭耿林黄陆军李春雨黑龙江科技大学黑龙江哈尔滨150022 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001 一汽通用轻型商用汽车有限公司吉林长春130033

利用反应热压技术制备了3D网状结构Ti Bw/Ti60复合材料,对复合材料在600~750℃范围内的高温力学性能进行了测试。结果表明,与Ti60合金相比,3D网状结构Ti Bw的原位形成显著提高了复合材料高温强度。在600、650、700和750℃,5.1%（体积分... 详细信息

利用反应热压技术制备了3D网状结构Ti Bw/Ti60复合材料,对复合材料在600~750℃范围内的高温力学性能进行了测试。结果表明,与Ti60合金相比,3D网状结构Ti Bw的原位形成显著提高了复合材料高温强度。在600、650、700和750℃,5.1%（体积分数）Ti Bw/Ti60复合材料的抗拉强度相比Ti60合金分别提高了42.5%、39.9%、35%和13.2%,而延伸率在各温度下均低于基体合金。网状结构复合材料断裂时形成的主裂纹沿网状界面处扩展,且断裂机制随实验温度增加而改变。

关键词： 3D网状结构 TiBw/Ti60 钛基复合材料高温力学性能

中熵碳化物陶瓷的微结构调控及超高温力学性能研究

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中熵碳化物陶瓷的微结构调控及超高温力学性能研究

作者：杨青青上海应用技术大学

学位级别：硕士

“高熵”概念的提出无疑给学术界带来了一场技术革新的机遇。目前,熵增效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应以及“鸡尾酒”效应作为高熵合金的四大核心效应,已经指导了很多具有优异性能合金材料的研发,并快速拓展到其它领域。高熵合金的... 详细信息

“高熵”概念的提出无疑给学术界带来了一场技术革新的机遇。目前,熵增效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应以及“鸡尾酒”效应作为高熵合金的四大核心效应,已经指导了很多具有优异性能合金材料的研发,并快速拓展到其它领域。高熵合金的发展也给高熵陶瓷的研究提供了新的思路。作为高熵碳化物陶瓷的典型代表,(Ti,Zr,Hf,Nb,Ta)C高熵陶瓷从粉体制备到陶瓷性能已开展了较为全面且深入的研究。然而,它的高温力学性能却差强人意。随着陶瓷熵调控的发展,中熵和非等摩尔比陶瓷也逐渐受到关注,并且最近的研究发现中熵碳化物陶瓷的高温力学性能在一定程度上优于对应的高熵陶瓷。本文采用碳热还原法制备低氧含量(Ti,Zr,Ta)C和(Ti,Zr,Nb)C系列中熵碳化物陶瓷粉体,通过烧结温度、添加剂、金属原子比、碳源种类等调控陶瓷的显微结构,在此基础上研究中熵碳化物陶瓷的超高温力学性能及材料性能提升的机制。(1)采用碳热还原法在1700℃设计合成具有核-壳结构的(Ti,Zr,Ta)C中熵陶瓷复合粉体。研究表明,在碳热还原反应前,Ti O和TaO反应生成TiTaO的速率优于Zr O和TaO反应生成ZrTaO,同时TiTaO发生碳热还原反应的速率优于Zr O发生碳热还原反应,从而形成Ti,Ta(Zr)C包裹Zr(Ti,Ta)C的核-壳结构陶瓷粉体。(2)(Ti,Zr,Ta)C系列中熵陶瓷的研究结果表明,核-壳结构的存在可以有效抑制材料烧结过程中的体积扩散,等摩尔比(Ti,Zr,Ta)C中熵陶瓷的平均晶粒尺寸为1.1±0.4μm,比一元碳化物陶瓷(Ti C、Zr C和Ta C)的微观结构(10-20μm)明显细化,2100℃热压烧结1h制备的(Ti,Zr,Ta)C陶瓷在1800℃的弯曲强度高达725±32 MPa,明显高于一元碳化物陶瓷和其它晶粒尺寸的(Ti,Zr,Ta)C系列陶瓷。(3)采用Zr等原子取代(Ti,Nb)的方法制备(Ti,Zr,Nb)C系列中熵陶瓷,随着Zr含量从10 at.%增加至33.3 at.%,材料的晶粒尺寸从9.4±3.7μm细化至1.1±0.4μm,进一步增加Zr含量至40 at.%,晶粒尺寸略有长大(1.6±0.6μm),等摩尔比的(Ti,Zr,Nb)C陶瓷在1900℃的弯曲强度高达875±43 MPa,为目前报道的过渡金属碳化物陶瓷高温强度的最高值,材料的超高弯曲强度主要归因于其精细微结构、高晶界强度和裂纹尖端钝化效应等强化机制的协同作用。

关键词：碳化物陶瓷中熵陶瓷核-壳结构粉体高温力学性能非等摩尔陶瓷

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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温度对低碳钢微观组织与高温力学性能的影响

金属热处理 2020年第5期45卷 123-128页

作者：崔桂彬鞠新华张清水杨瑞首钢集团有限公司技术研究院北京100043

利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)与电子万能试验机对低碳钢不同温度下的微观组织与高温力学性能进行了详细的研究与讨论。结果表明,无论室温拉伸还是高温拉伸,位于晶界上的碳化物(Fe3C)颗粒是诱发低碳钢裂纹的主... 详细信息

利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)与电子万能试验机对低碳钢不同温度下的微观组织与高温力学性能进行了详细的研究与讨论。结果表明,无论室温拉伸还是高温拉伸,位于晶界上的碳化物(Fe3C)颗粒是诱发低碳钢裂纹的主要因素。与室温拉伸性能相比,提高加热温度,抗拉强度明显下降,伸长率显著增加。在高温下,随着温度的提高,抗拉强度线性下降,而伸长率先降低而后趋于稳定。在520℃拉伸过程中,低碳钢中产生了大量的滑移带,诱发了动态回复。提高温度至720℃时,珠光体组织发生球化,形变铁素体晶粒内出现等轴状小晶粒,即发生了动态再结晶;经EBSD分析,形变铁素体晶粒间取向差较大,而其发生再结晶的等轴小晶粒间取向差较小。

关键词：低碳钢微观组织高温力学性能 EBSD

精铸工艺对K438合金组织及高温力学性能的影响

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特种铸造及有色合金 2019年第3期39卷 306-309页

作者：雷四雄杨伟郑行余欢株洲中航动力精密铸造有限公司南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室

采用圆柱/锥形试样和空壳/填砂两种浇注方式,对比研究不同冷速作用下K438合金凝固组织及沉淀相的形成规律,并结合断口形貌分析探讨精铸工艺对合金高温力学性能的影响。结果表明,成形试样由于凝固冷速较高易形成明显的柱状晶组织,同时凝... 详细信息

采用圆柱/锥形试样和空壳/填砂两种浇注方式,对比研究不同冷速作用下K438合金凝固组织及沉淀相的形成规律,并结合断口形貌分析探讨精铸工艺对合金高温力学性能的影响。结果表明,成形试样由于凝固冷速较高易形成明显的柱状晶组织,同时凝固时间的缩短降低了合金液的补缩能力,导致铸件内部组织不致密。锥形试样截面厚大,凝固冷速及晶粒生长速度下降,有利于形成等轴粗晶组织,相应的980℃×150MPa高温持久时间长达45h以上,材料伸长率显著提高。空壳造型可以加快铸件冷却,促进细小均匀γ′沉淀相的析出,改善填砂造型缓冷条件下所形成的粗大柱状晶及不规则沉淀相形貌,有利于提高合金在650℃时高温抗拉强度及塑性变形行为。

关键词：精密铸造凝固组织高温合金高温力学性能