2021年, 第39卷, 第4期　刊出日期：2021-08-15

  

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标准研究
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  保温时间对Ti2AlNb基合金高温拉伸强度的影响

  李红军，蔡静

  物理测试. 2021, 39(4): 1.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200065

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  高温拉伸试验标准仅规定保温时间下限，对保温时间上限没有提及。以Ti2AlNb基合金650 ℃高温拉伸试验为例，证明保温时间对拉伸强度结果有影响，提出对于这种高温拉伸试验过程出现保温时间效应的特殊材料，标准应明确规定各应变速率下的保温时间范围，保证不同检验部门试验结果的一致性和可对比性。
  
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  GB/T 228新标准速率控制模式对屈服强度的影响

  徐雁，孙志鹏，宋祖峰

  物理测试. 2021, 39(4): 5.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200097

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  在GB/T 228征求意见稿中规定了方法A和方法B速率控制模式，主要分为基于引伸计反馈的应变速率控制，以及根据平行长度估计的应变速率，即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘得到的横梁分离速率。采用GB/T 228新标准中规定的不同速率控制模式对连续屈服和不连续屈服试样材料屈服强度(规定塑性延伸强度)进行试验，探讨了不同速率控制模式对于材料屈服强度的影响。结果发现，对于连续屈服试样采用应变速率控制和估计的平行长度应变速率控制，其性能指标未见明显差异。不连续屈服试样当无需ReH时，可以采用应变速率控制或估计的平行长度应变速率控制。当需要ReH时，应采用估计的平行长度应变速率控制。
  
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  海底管线钢CTOD性能探讨

  张峰，孙志鹏，王德宝

  物理测试. 2021, 39(4): 10.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200098

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   应用MTS动态测试系统对海底管线钢X65MO进行了CTOD(δ)性能试验。CTOD(δ)试验采用3点弯曲试样，预制疲劳裂纹为降K法，疲劳应力比为0.1，位移控制单调加载应力强度因子在0.5～3.0 MPa·m1/2/s之间。试验结果表明，X65MO组织为铁素体+珠光体+少量贝氏体，晶粒度12.0级，-20、0、20 ℃ CTOD(δm)分别为0.956、1.101、1.216 mm，远高于API 5L PSL2 X65Mo级热轧钢带标准0.30 mm的要求。试样断口显示，试样边缘发生较大的塑性变形，呈现剪切裂纹形成及扩展的特征，说明材料韧性性能较好，CTOD(δm)为典型的塑性裂纹扩展特性。
  
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  钢管水浸超声检测中45°横波折射角的调整方法

  朱国庆，魏志辉，刘金星

  物理测试. 2021, 39(4): 14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200126

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  ASTM E213《金属管材超声波检验的标准操作方法》规定，为了扫查到整个钢管壁厚，必须保证超声波探头要能够在管材或者管壁中产生一个波束中心近似45°的横波。为解决水浸自动超声设备的检测方法问题，需要对横波折射角度进行精准控制。介绍了水声程调节法、外伤二次声程调节法两种技术，达到了精确调整声束在钢管中的横波折射角度的目的。
  
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  高速铁路钢轨表面伤损分析

  李继康，王春芳，张银花

  物理测试. 2021, 39(4): 18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20210055

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   某路段高速铁路钢轨发生伤损，主要表现为浅层状龟裂掉块。采用金相显微镜、扫描电镜、背散射电子衍射取向成像技术、透射电镜、显微硬度计等对钢轨的正常部位和伤损部位进行了分析。结果表明：钢轨踏面龟裂掉块是由于列车启动时车轮短时打滑空转，致使钢轨表面承受巨大的摩擦力，表层金属发生剧烈塑性变形，温度瞬时升高到奥氏体化温度以上进而又快速冷却，踏面局部形成厚度不大于1.0 mm的白层马氏体。白层马氏体在轮轨接触应力的反复作用下发生断裂，形成龟纹状裂纹；然后裂纹沿白层与基体界面扩展，最终导致基体浅层剥落。
  
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  718Plus高压涡轮机匣超声波探伤缺陷分析

  王攀智，项春花，邹朝江，王华东

  物理测试. 2021, 39(4): 25.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200095

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  Leap发动机高压涡轮机匣用718Plus合金棒料，经锻造碾环、热处理、机加等工序加工为环形锻件，在超声波探伤检验后，发现内部存在几处异常显示不合格。通过对锻件临近缺陷处的金相组织检验、力学性能测试，并以0.1 mm逐层打磨抛光直至显示缺陷，对缺陷处进行了光学显微观察及EDS成分分析。结果表明，锻件的锻造、热处理过程正常，缺陷形貌及化学成分表明缺陷为镍基718Plus合金冶炼过程中夹渣型缺陷，属冶炼缺陷。
  
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  大功率风力发电机齿轮失效分析

  蔡欣男，王金太，袁姗姗，喻峰，李凤，何钦生

  物理测试. 2021, 39(4): 29.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200104

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  国内某厂生产的大功率风力发电机，其增速齿轮箱中的高速中间轴运行大约1 000 h后发生断裂失效。为探究断裂失效的原因，对断裂齿轮先后进行宏观形貌观察、电子探针形貌分析、金相组织分析、硬度检验、烧伤检验等分析。宏观检测下齿面破损较严重，在某些齿根附近轮齿几乎全部剥落；微观下观察，齿面在破损后仍旧长时间运行，无明显断口特征，但能确定为疲劳开裂，破损区域金相组织显示齿面存在明显异常区域，结合硬度检验与金相检验，发现该区域存在明显异常，硬度值明显低于设计值，显微组织与正常区域存在明显差异，而烧伤检验下显示齿面上存在明显的烧伤带。最终结果表明：齿轮断裂是由于在磨齿过程中发生齿面烧伤，导致齿面抗接触疲劳强度降低，从而发生疲劳断裂。
  
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  7050铝合金环锻件超声波探伤缺陷分析

  任乾光，张正，杨家典，杨良会，王华东，吴永安

  物理测试. 2021, 39(4): 33.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200087

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   7050铝合金环锻件内部经超声波探伤发现大量缺陷，缺陷将影响锻件性能，极易在精加工过程中暴露在成品表面，危害性极大。为了分析原因，利用低倍检验、金相显微镜、扫描电镜对7050铝合金环锻件的探伤缺陷进行相关检测，确定缺陷形貌及分布特点，解剖的缺陷特征属于典型的AlMgO的化合物夹杂。
  
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  气缸盖螺栓断裂失效分析

  刘海波，王君，沈源，徐鑫，沈赵琴，蒋达磊

  物理测试. 2021, 39(4): 37.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200102

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  某型号柴油发动机气缸盖螺栓安装过程中发生批量性断裂。通过宏观形貌分析、扫描电镜分析、金相组织检测、力学性能检测、安装工艺模拟、化学成分检测等手段对螺栓断裂原因进行分析。结果表明: 螺栓断裂模式为扭拉应力作用下的过载断裂。引起螺栓过载断裂的主要原因是螺栓安装工艺不合理，导致安装过程中螺栓承受轴向载荷过大，超过其强度极限。结合实验室模拟安装结果与现场装配条件对气缸盖螺栓的安装工艺进行改进，制定合理的安装工艺。
  
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  某化工厂管道输气用不锈钢法兰漏气裂纹分析

  吴冰冰，曾志卫，邓番林，焦广胜，王君兆

  物理测试. 2021, 39(4): 42.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200121

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  某材质为0Cr18Ni9不锈钢法兰在巡检时发现有气体泄露现象，着色探伤发现在焊接附近存在较多周向裂纹。通过宏观与微观形貌、显微组织、化学成分、硬度测试等方法，对法兰裂纹形成原因进行分析。结果表明，法兰开裂为沿晶型应力腐蚀开裂，与焊接敏化效应无明显直接相关性。裂纹形成主要原因为法兰选材以及热加工工艺不合理导致材料应力腐蚀敏感性加剧，在装配应力和残余应力作用下，以及含Cl、S元素的腐蚀环境中发生应力腐蚀开裂。
  
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  20MnCr5圆棒锯切困难原因分析

  陆伟成，廖美华，杨雄强，杨明梅

  物理测试. 2021, 39(4): 47.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200103

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  某厂在锯切20MnCr5圆棒过程中锯条容易断裂，采用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)等观察分析手段，对锯条容易断裂的原因进行分析。分析结果表明：锯条断裂的原因为加工20MnCr5过程中粘刀崩齿。针对此类加工缺陷，提出了相应的改进措施。
  
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  双引伸计法同轴度测量仪的不确定度分析

  洪刚，孟德文，见革军，宋洋，赵阳

  物理测试. 2021, 39(4): 51.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20210037

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  分析了双引伸计式同轴度测试仪的数学模型，建立了不确定度的评定方法，在高温蠕变持久试验机上进行了同轴度校准试验，参照JJF 1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》计量技术规范，分析了不确定度评定中各个分量的来源并进行了综合评定，完善了同轴度校准的实际操作方法，提高了数据的准确性。
  
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  基于C#持久蠕变强度外推功能的实现

  吴倩颖，杨雷岗

  物理测试. 2021, 39(4): 56.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn10010777.20200094

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  持久蠕变强度外推是预测材料在高温高压环境下工作寿命的有效方法。目前常用的外推方法有等温法和参数法。这两种方法都是通过在实验室中采用较短时间的试验，获取试验数据后，通过Excel或者MATLAB等数据处理软件进行数据的拟合处理和外推计算。这些数据归纳统计和数学建模的过程有时需要耗费试验人员的大量精力。介绍了持久蠕变强度外推的软件实现方法，该功能包含在持久蠕变试验设备配备的软件中，试验完成后，软件直接根据试验结果进行数据拟合和持久蠕变强度的外推计算，无需试验数据的统计和建模，大大提高了持久蠕变强度外推计算的效率。