化学-机械交互作用下微化工机械系统扩散连接的失效机理研究

	化学-机械交互作用下微化工机械系统扩散连接的失效机理研究
项目编号	50805072
	李淑欣
摘要	微化工机械系统由于温度和压力的波动以及介质的腐蚀性，对于由扩散连接封装的结构，沿晶界腐蚀和疲劳是影响微小型结构可靠性的主要原因之一。本项目采用理论、实验和数值模拟等方法研究奥氏体不锈钢扩散连接的抗晶间腐蚀性能和在微纳米尺度下的疲劳腐蚀特性。从晶界工程的理念出发，探讨变形、温度和保温时间对奥氏体不锈钢扩散连接晶间腐蚀性能的影响。在此基础上，通过设计原位腐蚀疲劳测试装置，建立微尺度下奥氏体不锈钢扩散连接腐蚀疲劳的电化学-力学作用的数理模型，掌握影响结构腐蚀疲劳的主要因素，深入理解力学和环境电化学腐蚀共同作用的机理。本项目的研究对于准确评定微化工机械系统奥氏体不锈钢扩散连接的综合使用性能，提出更加合理的扩散连接工艺参数及扩大奥氏体不锈钢扩散连接结构的应用具有重要的理论意义和实际应用价值。【结题摘要】本课题研究了316LSS扩散连接接头的原位拉伸性能、晶间腐蚀性能和低合金碳钢的腐蚀疲劳性能。研究得出：与界面微孔隙相比，裂纹更易产生于晶界处，粗化的晶粒晶界对裂纹的阻碍很小。晶粒内的塑性变形优先于界面微孔隙的变化，微观组织结构对失效的影响远大于界面微孔隙。通过微观检测和电化学试验研究了316LSS扩散连接接头的晶间腐蚀敏感性。结果表明：经历了敏化温度区间900℃-450℃约45分钟的扩散连接接头其晶间腐蚀敏感性并未增加，相反，其抗晶间腐蚀性能优于母材的抗晶间腐蚀性能。晶粒粗化和低能晶界比例的增加促使材料抗晶间腐蚀性能提高，但粗化的晶粒是主要因素。建立了海洋结构材料的腐蚀疲劳点蚀发展和裂纹扩展速率模型。通过K-T疲劳图预测了空气和腐蚀介质下小裂纹扩展的条件和临界尺寸。特别指出：当点蚀坑应力强度因子达到裂纹起裂门槛值时，小裂纹从点蚀坑处萌生。高应力水平下，力的作用大于电化学的作用，微裂纹首先从缺口处产生；低应力状态下裂纹优先从腐蚀坑萌生，说明电化学作用大于机械应力作用。因此，在腐蚀介质环境，力-化学作用存在竞争机制，在腐蚀疲劳不同阶段对裂纹萌生和扩展的贡献大小不同。
项目类别	青年科学基金项目
项目来源	国家自然科学基金
	2009
结束日期	2011-12-31
学科门类	1102 - 机械工程 ; 11 - 工程与技术
主持机构	兰州理工大学
项目经费	220000.0
国家	CN
语种	中文
文献类型	项目
条目标识符	https://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/64976
专题	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	李淑欣.化学-机械交互作用下微化工机械系统扩散连接的失效机理研究.2009.