物理测试
 
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2022年 40卷 4期
刊出日期:2022-08-15

测试技术
缺陷分析
试验研究
专题研讨
   
试验研究
1 李志龙,高怡斐,刘兰舟,赵仁伟
GH4169疲劳试样加工残余应力的表征及其对低周疲劳寿命的影响
 为了探究GH4169合金低周疲劳试样加工过程中表面残余应力的变化及残余应力对低周疲劳性能的影响,采用X射线衍射法对“车磨抛”不同加工工艺的试样表面残余应力进行表征及对成品试样进行残余应力层深度测试,通过中子衍射法对试样内部进行残余应力测试。采用电液伺服万能试验机进行了低周疲劳试验。结果表明:GH4169合金低周疲劳试样加工表面残余应力随着切削量的增加由表面残余压应力变为残余拉应力。根据残余应力层深度测试,机加工对试样表面造成残余应力层深度小于0.01 mm,内部残余拉应力减小;根据疲劳试验结果,GH4169合金疲劳寿命与表面轴向残余压应力呈正相关关系。
2022 Vol. 40 (4): 1-7 [摘要] ( 67 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 145 )
8 于鸿垚,秦海龙,史松宜
利用中子衍射法和轮廓法测定GH4169圆盘残余应力
分别采用中子衍射法和轮廓法对服役态GH4169合金圆盘工件内部残余应力分布特征进行表征。两种测试技术的机理完全不同,测量结果互相对比验证后,确定出较高可信度的残余应力测量结果。首先利用飞行时间中子衍射技术准确表征了GH4169合金圆盘完全热处理后轴向、径向和周向的应力,其量级约为-300~300 MPa,以周向和径向残余应力为主,沿轮廓呈“外压内拉”特征分布;利用轮廓法测量沿直径截面周向残余应力的二维分布图,切割截面周向残余应力呈现明显的“外拉内压”式分布特征的残余应力,残余应力量级约为-300~250 MPa量级。合金盘厚度中心截面上,中子衍射法与轮廓法的测试结果从趋势和绝对数值上基本一致,测试结果可信度高。
2022 Vol. 40 (4): 8-13 [摘要] ( 82 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 135 )
14 邵主彪,李德发
Ni-Cr-Mo合金化HB500级耐磨钢耐腐蚀磨损性能研究
为提高腐蚀磨损条件下耐磨钢使用寿命,通过浸泡试验、磨损试验和腐蚀磨损试验以及微观组织表征方法,研究了Ni-Cr-Mo合金化HB500级耐磨钢的耐腐蚀性能、耐磨损性能、耐腐蚀磨损性能以及表面特征,并探讨了腐蚀与磨损相互作用机理。结果显示,纯腐蚀、纯磨损以及腐蚀与磨损交互作用分别占腐蚀磨损总量的0.2%、82.9%、16.9%,表明在腐蚀条件下磨损性能恶化,磨损过程中材料表层状态发生变化使腐蚀与磨损相互促进,是产生腐蚀与磨损交互作用的主要原因,降低腐蚀与磨损的交互作用,有利于提高耐腐蚀磨损性能。
2022 Vol. 40 (4): 14-17 [摘要] ( 69 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 137 )
18 张晓敏,秦鹤勇,于萍,田强,段然,张文云
一种新型镍基高温合金组织及性能的研究
 GH4742(俄ЭП742)合金属于典型的高合金化难变形镍基高温合金涡轮盘材料,本文通过调整Al、Ti、Nb的成分对GH4742合金进行改进,发明了一种新型镍基高温合金。利用JMatPro模拟得到平衡相图,再利用光学金相显微镜和场发射扫描电镜对合金的晶粒组织、碳化物以及γ′相分布情况进行观察,同时对力学性能进行了检测。结果表明:平衡状态下的合金从1 400 ℃到300 ℃的冷却过程中相转变可概括为L → L+γ → L+γ+MC →γ+MC+γ′ → γ+γ′+MC+μ → γ+γ′+μ+MC+M23C6 → γ+γ′+μ+MC+M23C6+σ,780 ℃下析出γ′相的质量分数为40.88%;锻造变形工艺为γ+γ′双相区变形,1 120 ℃固溶后经过标准双时效处理(850 ℃/6 h/AC+780 ℃/6 h/AC)后的显微组织明显可见两种不同尺寸晶粒,小晶粒(13 μm)呈项链状分布于大晶粒(100 μm)周围;该合金中的碳化物主要为大尺寸、不规则形状的MC(NbC、TiC、VC),断续穿晶和沿晶分布;强化相γ′相的分布状态也有大小两种不同尺寸,γ′I相平均直径为600 nm,γ′II相平均直径为150 nm,两种尺寸γ′相强化的良好匹配,使得该合金在具有较高强度的同时又具有较高的塑性,力学性能优异,室温抗拉强度1 478 MPa,尤其是650 ℃/863 MPa下的持久性能为194 h,远远超过GH4742合金650 ℃/823 MPa持久下50 h的标准。
2022 Vol. 40 (4): 18-23 [摘要] ( 77 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 145 )
24 程旭,姜晓军,董鑫龙,李新喜,张国庆,郑炳河
基于磁滞无损技术的起重机钢梁疲劳寿命分析
针对起重机的钢梁结构的疲劳问题,选取起重机所用钢材制得3组试样进行测试,每组试样的中间标距部分标记了3个位置,随后对试样进行拉伸试验,拉伸前后分别进行矫顽力测试,对拉伸试验过程进行仿真工作,将得到的仿真应力云图与矫顽力云图进行了对比。测试及仿真结果表明:随着外加拉应力的增大,材料的矫顽力(Hc)逐渐增大,矫顽力呈现阶段性的变化规律,这可能与残余应力在材料内部产生位错的钉扎效应有关,矫顽力云图表明试样内部的晶体结构受到不同程度的破坏,矫顽力也随之增加。进一步对矫顽力与应变数据进行理论分析,得到矫顽力应变拟合曲线与拟合方程。
2022 Vol. 40 (4): 24-28 [摘要] ( 98 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 151 )
测试技术
29 姚柳,朱海洋,张欣雨,杨维姝,张昊玥,马鸣宇
基于压电晶体的高效电能转换设备设计
为了高效地利用风能和雨能,设计了通过压电传感器组件a将风或雨的能量转换为电能的装置。该装置可为负载和蓄电池供电,它的分辨力高,即使是弱风和小雨产生的微压也能进行电能转换。当压电晶体板d或e受压时,小齿轮顺时针或逆时针旋转;当压电晶体b或c受压时,液压缸伸长或收缩。在液压缸和小齿轮的作用下,压电晶体板a所在平面的法线自动调整到正好与风和雨的方向一致,从而增大了电能转化率。
2022 Vol. 40 (4): 29-32 [摘要] ( 52 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 127 )
33 刘课秀,封小亮,李茂东,马括,李露水
造纸烘缸用灰铸铁力学性能试验研究

 为对超长年限服役的灰铸铁造纸烘缸的力学性能状况进行更准确判断,采用不同方法对一台连续服役62年的烘缸灰铸铁材料进行硬度试验和拉伸试验,并对试验结果进行了比对分析。试验结果表明:D型冲击装置里氏硬度计的试验结果与实验室台式布氏硬度计的试验结果存在较大偏差,不宜采用D型冲击装置里氏硬度计进行灰铸铁造纸烘缸的现场检验;G型冲击装置里氏硬度计试验结果与实验室台式布氏硬度计的试验结果相对接近,不同部件的试验结果偏差也存在较大差异;灰铸铁材料的硬度和强度之间并没有明显的线性对应关系,建议可结合显微组织检验等方法对材料性能状况进行综合判断。

2022 Vol. 40 (4): 33-36 [摘要] ( 75 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 138 )
37 亓伟伟,孙建卫,刘洪银,杨旭,康佳,杨洪波
铝对含钛微合金钢成分控制及夹杂物形成的影响
自主设计了不同Al含量的含钛微合金钢,采用火花源光电直读光谱仪检测了每炉钢的化学成分,分析了Al含量对试验钢中O和Ti含量的影响规律;利用OM、SEM观察了试验钢夹杂物形貌并进行了能谱分析,研究了Al含量对试验钢夹杂物形成的影响规律。研究结果表明:随着Al含量的增加,钢中Ti氧化物夹杂逐渐减少,Ti主要以TiN及TiC的形式存在,收得率得到提高;当Al质量分数大于0.033 7%时,Ti的收得率均高于90%;当Al质量分数控制在0.033 7%~0.060 6%时,脱氧效果较好,并可降低夹杂物数量、减小夹杂物的尺寸。
2022 Vol. 40 (4): 37-41 [摘要] ( 94 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 142 )
42 王艳阳,喻能利,后宗保,夏冰,王怀伟,程亚南
应用极值分析法推测车轮钢中最大夹杂物尺寸
随着钢纯净度的提高,钢中大尺寸脆性非金属夹杂物出现概率逐渐降低,常规的夹杂物检测方法很难捕捉到,但这些大尺寸脆性夹杂物对其疲劳寿命有重要影响。介绍了一种钢中最大夹杂物尺寸的分析方法——极值分析法,采用该方法推测车轮钢中的最大脆性夹杂物尺寸,并用能谱仪分析了大尺寸脆性夹杂物的元素成分。结果表明:基于Gumbel分布函数的极值分析法可以作为估计车轮钢中最大夹杂物尺寸的一种方法;当该方法用在实际大生产检验中,应注意累积分布概率F(x)的选取,即样本总量对评估结果影响较大;车轮钢中大尺寸B类夹杂物的化学成分一般为CaO+Al2O3
2022 Vol. 40 (4): 42-48 [摘要] ( 62 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 136 )
缺陷分析
49 徐雁,郭湛,王德宝,宋祖峰
HRB400热轧带肋钢筋脆断原因分析及改进
通过对HRB400热轧带肋钢筋脆断的断口进行化学原位、电镜扫描以及金相组织的检验分析,结果表明:钢筋存在严重的C、P偏析,再加上冬季生产时的轧后冷却速度较快,使钢筋出现大量强度高、塑性低的上贝氏体组织;钢筋局部区域存在的微小裂纹,在受弯的情况下,裂纹处形成应力集中,裂纹会快速扩展;钢筋反复弯曲加工后,降低了钢筋的韧性。这些因素综合作用使得钢筋发生脆断。在此基础上,对钢筋脆断的问题提出了相应的改进措施,HRB400钢筋产品的质量得到了提高,用户使用中基本没有发生脆断的现象。
2022 Vol. 40 (4): 49-53 [摘要] ( 74 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 135 )
专题研讨
54 刘彦宁,李继康,陈鹰,杜敏,李玲霞,吴赵波
ISO4967-2013在实际应用中的常见问题和修订建议
对ISO 4967-2013《钢中非金属夹杂物含量的测定》进行深入剖析,从标准图谱、夹杂物类型和系列的划分、级别评定和检验方法等方面存在的问题, 与ASTM E45-2018a对比,提出完善明确同一视场中粗系和细系夹杂物并存情况的评定方法、消除DS类夹杂物和超尺寸D类夹杂物评定的分歧以及标准评级图片错误修正和完善等具体建议,以规范评定方法,消除歧义,推进标准修订工作,提高夹杂物评级的科学性与准确度。
2022 Vol. 40 (4): 54-60 [摘要] ( 82 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 156 )
61 朱贵锋,臧莉莉,李帅,焦钟斌,王琰,孟全胜
 AZ陶瓷与铝合金数字射线检测等效系数的确定
  AZ陶瓷(ZrO2增韧Al2O3)作为一种抗弹材料,为保证其防护性能,需要通过无损检测手段严把质量关。目前常用X射线法进行检测,但由于AZ陶瓷属于非标准材料,其曝光条件的确定缺乏相应依据。采用6063铝合金作为标准材料,在相同透照管电压下对AZ陶瓷阶梯试块及6063铝合金阶梯试块进行X射线数字成像,拟合得到厚度与图像灰度值间的关系曲线及拟合公式,由此计算得到在该管电压下AZ陶瓷与6063铝合金的等效系数。结果表明:透照管电压为75~95 kV时,AZ陶瓷与6063铝合金的等效系数为3.03~3.79。该试验结果对AZ陶瓷X射线数字成像检测技术条件的确定具有一定的指导意义。
2022 Vol. 40 (4): 61-65 [摘要] ( 67 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 148 )
66 张玉
 石油管漏磁探伤设备的技术改造实践
 针对国产石油管漏磁探伤设备使用中发现的问题与不足,介绍采取的解决方案和改进措施。着重分析了边缘效应导致管端检测盲区大的原因,从稳定磁化电流入手创新引入恒流源技术,使管端磁化效果得到改善;根据设备信号传输特点,选用新型材料制作电刷触头,提高了耦合能力和使用寿命;针对设备现场普遍存在的电磁干扰,采取合理布线、隔离电源、PLC接地、变频器滤波、选择接地点等综合手段,保证了探伤的可靠性。
2022 Vol. 40 (4): 66-69 [摘要] ( 61 ) [HTML 1KB] [PDF 0KB] ( 119 )
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