基于内耗和磁性测量的材料韧脆转变温度的无损检测原理和方法

批准号:
11274305
项目类别:
面上项目
资助金额:
90.0 万元
负责人:
方前锋
依托单位:
学科分类:
A2002.凝聚态物质力热光电性质
结题年份:
2016
批准年份:
2012
项目状态:
已结题
项目参与者:
程帜军、郭丽君、鲁卉、刘瑞、周燕、蒋燕、谢卓明
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中文摘要
金属材料的韧脆转变温度(DBTT)的精确测量对先进核能装置的安全性和寿命评估具有重要意义。但是传统的DBTT测量费时费料,迫切需要发展小试样检测方法或者非破坏性检测方法来测量DBTT,以克服先进核能装置中监测仓内试样数量的限制。本项目针对迄今为止还没有比较成熟和可靠的DBTT无损检测技术的问题,在研制高精度大振幅激发多功能内耗仪的基础上,选择低合金钢和金属钨为模型材料,对基于磁性测量和内耗测量的DBTT无损检测原理和方法进行深入系统的研究,阐明关键参数(如矫顽力和内耗随应变振幅急剧上升的临界应变振幅)随温度的变化规律及其与DBTT相关性的物理本质,建立无损和快速检测材料DBTT的新实验方法和技术。本项目的研究成果将为反应堆结构材料由于中子辐照导致的DBTT改变提供快速有效的监测方法,同时也将为其它材料DBTT的快速测量提供技术手段。
英文摘要
The accurate measurement of ductile brittle transition temperature (DBTT) of mattelic materials is of very importance for the evaluation of safety and lifetime estimation of advanced nuclear power equipments. However, the traditional techniques for DBTT measurement are both time and materials consuming. It is very urgent to develop the small specimen method or nondestructive method for DBTT measurement, in order to break through materials limitation in the surveillance cabins of the advanced nuclear power equipments. Facing the problem that there are not any well-rounded and reliable nondestructive method for DBTT measurement, this project was launched to design and build high accuracy and high strain amplitude activated torsion pendulum, to systematically investigate the principles of the internal friction and magnetic measurement based t nondestructive methods for DBTT measurement by choosing low-alloyed steels and pure tungsten as model materials, to illustrate the physical mechanism for the variation of the key parameters (such as coercive force and critical strain amplitude corresponding to the rapid increase of internal friction with strain amplitude) with temperature and its relevance to DBTT, to build new experimental techniques for nondestructive measurement of DBTT. The results of this project would afford effective method to evaluate the DBTT change of structural materials induced by neutron irradiation nuclear reactors, as well as to afford techniques of rapid measurement of DBTT for other materials.
精确测量金属材料的韧脆转变温度(DBTT)对先进核能装置的安全性和寿命评估具有重要意义。但是传统的DBTT精确测量费时费料,迫切需要发展小试样检测方法或者非破坏性检测方法来测量DBTT,以克服先进核能装置中监测仓内试样数量的限制。为此,本项目以发展基于磁性测量和内耗测量的DBTT无损检测方法为目标,完成了高精度大振幅激发型多功能内耗仪的设计与调试,最大应变振幅可达0.1%。对纯Al和纯Mg试样的大振幅测量结果说明,可以采用内耗-振幅曲线测量来有效地无损表征材料的屈服强度。通过在不同温度下对14Cr-ODS铁素体钢进行退火热处理,发现退火可以降低氧化物颗粒尺寸并提高颗粒分散均匀性,而且随退火温度升高,矫顽力逐渐减小。对F82H, Eurofer 97, SCRAM和T91等铁素体/马氏体钢进行了Charpy冲击、矫顽力(HC)和磁化强度(M)的测量,发现这些钢的矫顽力随温度增加而降低,其变化率在某一特征温度下发生转变,而d(lnM)/d(1/T))在一个特征温度以下基本保持不变,但在该温度以上开始出现明显下降。这些特征温度与夏比冲击试验得到的DBTT相接近。HC(或M)随温度的变化速率在DBTT附近发生明显变化,其内在物理本质是由于位错、晶界以及弥散颗粒等对磁畴钉扎的结果。因此,可以根据HC(或M)在钢韧性温区和脆性温区的变化速率不同,无损检测材料的DBTT。从内耗基本定义出发,考虑内耗随应变振幅变化的情况,重新推演了扭摆法和振簧法测量内耗和模量的基本方程,获得了采用扭摆法和振簧法测量内耗(模量)-振幅曲线的修正公式,为准确测量大应变振幅激发情形下高阻尼材料的内耗和模量提供了新的规范。本项目的研究成果将为反应堆结构材料由于中子辐照导致的DBTT改变提供快速有效的监测方法,同时也将为其它材料DBTT的快速测量提供技术手段。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Toughness and microstructure of tungsten fibre net-reinforced tungsten composite produced by spark plasma sintering
放电等离子烧结钨纤维网增强钨复合材料的韧性和微观结构
DOI:10.1016/j.msea.2016.02.034
发表时间:2016-04
期刊:Materials Science and Engineering: A
影响因子:--
作者:Q.F. Fang;T. Zhang;X.P. Wang;C.S. Liu
通讯作者:C.S. Liu
Fabricating high performance tungsten alloys through zirconium micro-alloying and nano-sized yttria dispersion strengthening
通过锆微合金化和纳米氧化钇弥散强化制备高性能钨合金
DOI:10.1016/j.jnucmat.2014.03.029
发表时间:2014-08-01
期刊:JOURNAL OF NUCLEAR MATERIALS
影响因子:3.1
作者:Liu, R.;Xie, Z. M.;Liu, C. S.
通讯作者:Liu, C. S.
High strength and thermal stability of bulk Cu/Ta nanolamellar multilayers fabricated by cross accumulative roll bonding
交叉累积辊压接合制备块状铜/钽纳米层状多层膜的高强度和热稳定性
DOI:10.1016/j.actamat.2016.03.034
发表时间:2016-05-15
期刊:ACTA MATERIALIA
影响因子:9.4
作者:Zeng, L. F.;Gao, R.;Zhang, T.
通讯作者:Zhang, T.
Low-temperature mechanical and magnetic properties of the reduced activation martensitic steel
低活化马氏体钢的低温力学和磁性能
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Frontiers of Materials Science
影响因子:2.7
作者:H.L. Ding;T. Zhang;R. Gao;X.P. Wang;Q.F. Fang;C.S. Liu
通讯作者:C.S. Liu
Nanostructured yttria dispersion-strengthened tungsten synthesized by sol-gel method
溶胶凝胶法合成纳米氧化钇弥散强化钨
DOI:10.1016/j.jallcom.2015.10.059
发表时间:2016-02-05
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Liu, R.;Xie, Z. M.;Dai, Y.
通讯作者:Dai, Y.
固溶(沉淀)/氧化物弥散协同强化钨合金的制备和抗热冲击性能研究
- 批准号:52173303
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
纳米钨颗粒增强型铜合金的CARB法制备及强化和高热稳定性机理研究
- 批准号:51971213
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
高性能氧化物弥散强化钨基合金的制备、物性及弥散颗粒细化机理
- 批准号:11674319
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:70.0万元
- 批准年份:2016
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
高稳定性纳米复合多层膜钨基块材的制备和抗辐照性能研究
- 批准号:11475216
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:96.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
高稳定性钨基纳米复合材料的制备和性能表征及其抗辐照机理研究
- 批准号:11075177
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:47.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
纳微尺度材料的内耗及模量测量装置的研制
- 批准号:10874185
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:50.0万元
- 批准年份:2008
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
钼酸镧氧离子导体的纳米晶和纳米复合结构的制备与性能研究
- 批准号:50672100
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:30.0万元
- 批准年份:2006
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
新型纳米复合超硬薄膜中界面及微裂纹的动力学行为研究
- 批准号:10274086
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:29.0万元
- 批准年份:2002
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
新型氧离子导体钼酸镧的氧离子扩散及导电机理研究
- 批准号:10174083
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:20.0万元
- 批准年份:2001
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
与位错和点缺陷有关的非线性滞弹性内耗的研究
- 批准号:59601008
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:14.0万元
- 批准年份:1996
- 负责人:方前锋
- 依托单位:
国内基金
海外基金
