导读:本文包含了氢脆机理论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:机理,白点,辙叉,解理,有限元,金属,电子显微镜。
氢脆机理论文文献综述
姜岳峰[1]（2019）在《微观结构对高强钢氢脆敏感性的影响及机理》一文中研究指出高强钢在含氢环境的服役过程中极易发生氢脆,表现为毫无预兆的突然失效断裂,氢致裂纹特征一般呈沿晶或者准解理开裂。通过观察断口形貌能够揭示氢致开裂过程中的裂纹萌生处及扩展路径上的微观组织。高强钢根据强化方式的不同具有多种微观特征,氢致开裂的过程反应了微观结构与氢的相互作用,其本质是氢对微观结构中的薄弱环节进行破坏并诱发裂纹形成。因此,研究高强钢中导致氢致开裂的关键微观组织有助于揭示钢材发生氢脆的失效机制。本论文以不同强度级别的高强钢为主要研究对象。采用微观结构观察、物相分析和叁维原子探针元素分析等方法观察了高强钢微观结构并分析了关键位置的氢分布。结合了氢渗透、氢的热脱附测试和氢含量测量叁种测试手段分析了高强钢中的氢陷阱位置、氢的扩散系数和导致氢致开裂的临界氢浓度。采用预充氢和动态充氢拉伸的方法评估了高强钢的氢脆敏感性并观察了断口形貌。结果表明,AISI 4140钢调质处理后组织为回火索氏体。采用扫描电镜观察并用统计软件计算得出,析出碳化物平均直径为200 nm,约占视场总面积20.2%。晶内和晶界上均发现碳化物析出。叁维原子探针结果表明,碳化物为M23C6或M3C型碳化物(M可能为Cr、Mn、Mo或者Fe)。碳化物在晶内析出时,碳化物/基体界面处没有发现明显的氢偏聚,平均氢浓度为2.3 at.%,略高于基体平均氢浓度;然而当碳化物在晶界上析出时,氢偏聚主要发生在碳化物/铁素体界面上,峰值浓度为3.5(左侧)和5.9(右侧)at.%,这两个峰值都要明显高于基体内的平均氢浓度1.8 at.%,说明晶界析出碳化物起到主要的氢陷阱作用。动态充氢拉伸结果表明,AISI 4140钢的氢脆敏感性高达58.1%,断口表现出沿晶和准解理混合开裂特征。因此,晶界上碳化物与基体界面上的氢偏聚是导致沿晶开裂的主要原因。直接观察到的氢偏聚证实了碳化物界面的氢陷阱作用,为更好的理解氢脆机制作出了贡献。AISI 4140钢供货态组织为铁素体和珠光体。直到现在,铁素体/珠光体钢发生氢致开裂的真实原因还没有完全清楚。对断口特征位置下方的微观组织进行观察能够揭示氢致裂纹的萌生和扩展过程。观察结果表明,珠光体相界、铁素体/珠光体相界和毗邻的铁素体基体是氢致裂纹萌生和扩展位置。随着应力强度因子的增大,断裂模式由沿晶和准解理混合特征转变为完全的准解理开裂特征(裂纹扩展路径变为仅沿着铁素体基体扩展)。由于铁素体/渗碳体界面为低能界面,因此没有发现该界面发生开裂。PHS1800钢作为薄板热冲压马氏体钢,强度高达2 GPa,微观组织主要为马氏体。动态充氢拉伸评估结果表明试样在弹性阶段发生了氢致断裂,最高抗拉强度为740 MPa,断口为沿晶开裂特征。二维原子探针结果表明,前奥氏体晶界上峰值浓度0 82 at.%的碳偏聚是导致氢浓度过高从而发生沿晶开裂的主要原因。18Ni 300钢作为马氏体时效钢,峰时效处理后强度接近2 GPa。扫描电镜结果表明其基体为马氏体,晶内弥散析出大量金属间化合物。叁维原子探针结果表明,析出的金属间化合物为Ni3Mo、N13A1和Ni3Ti组成的机械混合物,析出相与基体保持共格关系。同时还发现前奥氏体晶界上同样存在峰值浓度为0.09 at.%的碳偏聚和峰值浓度为4 3 at.%的氢偏聚。临界预充氢拉伸评估结果表明试样在弹性阶段发生断裂,断口为沿晶开裂特征。这说明晶内的析出相不是氢陷阱,前奥氏体晶界上的碳偏聚同样是导致晶界上氢浓度过高最终发生沿晶开裂的原因。为了提高高强钢的抗氢脆能力,分别采用强流离子束表面辐照,表面机械滚动研磨两种表面处理技术对PHS 1800和18Ni 300这两种超高强钢进行表面处理。PHS 1800钢辐照后,由于辐照处理对表面的快速熔化凝固特性,在熔化区内形成了具有孪晶结构的高碳马氏体。高碳马氏体的形成一方面吸收了前奥氏体晶界上游离的碳,使其浓度降低到了0.45 at.%。另一方面由于固溶了过饱和的碳(高达15 at.%)起到了强氢陷阱作用,抑制了氢在晶界上富集。辐照后,动态充氢拉伸评估结果表明辐照样品断裂前最高抗拉强度高达1300 MPa,远高于未辐照样品。断口观察表明在辐照层内断口显示为准解理开裂特征。这说明辐照处理一定程度上抑制了沿晶开裂的发生。18Ni 300钢在表面纳米化处理后,晶粒呈梯度纳米分布,中间层晶粒尺寸由10 μm细化为1 μm。晶粒细化后,晶界上的碳浓度被稀释,从而削弱了晶界上碳加速氢偏聚的作用。去应力退火后,过时效处理促使析出相长大,相界面与基体不再保持共格关系,而是变为半共格或非共格关系,从而起到氢陷阱的作用能够捕获氢。临界预充氢拉伸评估结果表明,处理后,断口呈完全的准解理特征,不再发生沿晶开裂,抗氢脆能力得到提升。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-01）
席强,郑百林,贺鹏飞,杨彪[2]（2017）在《考虑氢降低金属表面能机理的钛合金氢脆断裂研究》一文中研究指出钛合金在低温低氧环境下氢致应力腐蚀开裂(HISCC,hydrogen induced stress corrosion cracking)是其失效破坏的主要形式,本文通过应力诱导扩散方法计算氢在钛合金中的扩散,将氢降低金属表面能机理引入到氢致开裂过程,利用ABAQUS有限元软件结合Python二次开发实现对裂纹尖端材料氢脆与裂纹扩展循环作用过程的模拟.对比已有实验,结果误差在可接受范围内,表明氢会在裂纹尖端应力水平较高区域富集,而环境压力会加剧这一过程,某牌号钛合金在万米海深的HISCC断裂韧性降低至室内条件下的22.28%.(本文来源于《2017第四届海洋材料与腐蚀防护大会论文集》期刊2017-12-09）
李杰[3]（2016）在《大型锻件氢脆损伤机理的研究》一文中研究指出大型锻件制造是重大装备制造的关键技术之一,其质量直接影响到重大装备的整体水平和运行可靠性,是发展电力、船舶、冶金、石化、重型机械和国防等工业的基础,是发展先进装备制造业的前提。大型锻件在高温成形及其降温过程中,由于氢析出并偏聚于锻件内部的微缺陷中,所产生的内高压和微裂纹极易导致零件突然断裂,称之为氢脆,是大锻件质量控制中最为危险和棘手的问题。近年来的研究成果虽然在热-力-微观组织耦合方面取得了一些新的进展,但对于大锻件的氢脆问题一直没有得到很好的解决。为研究氢脆损伤的产生机理,本文以氢脆敏感性高的合金钢为研究对象,采用物理模拟及有限元分析相结合的方法对大型锻件中的氢浓度、氢扩散以及氢脆损伤的机理进行了综合研究。由于氢原子是自然界中质量最轻和半径最小的原子,想要准确地测量锻件中的氢含量一直是困扰工业界和科学界的一项难题。为了对锻件中的氢含量及氢浓度分布进行研究,本文利用有限元方法建立了大型锻件锻后热处理过程的扩氢计算有限元模型,分析得到了材料在热处理过程中的氢扩散规律。对于大型锻件来说整个热处理过程都是在扩氢的,为了能时刻检测钢中氢的含量,必须要掌握钢中氢的渗透速率。本文以菲克第二定律为依据,利用电化学工作站及配套测试软件对不同成分的合金钢进行了氢扩散系数的测定实验,给出了一种适合于金属材料氢扩散系数测定的实验方法。为了对材料的氢脆损伤机理进行研究,通过充氢实验使外界的氢原子不断的向锻件内部扩散,并对试件的缓慢拉伸过程进行数据记录,分析了40Cr和45号钢在不同充氢电流和充氢时间条件下的氢致鼓包的形貌特征、抗拉强度、延伸率等力学性能参数,以延伸率的变化量为氢脆指标对氢脆程度进行度量,且通过充氢-拉伸实验和充氢-放置-拉伸实验验证了氢致损伤的不可逆性。为了对锻件内孔洞的氢压及氢含量进行定量分析,在电化学充氢实验的基础上结合有限元方法对氢鼓包内部的氢压进行了反算研究,建立氢浓度与微孔隙氢压的联系,对氢鼓包的长大规律和鼓包内氢压计算进行研究,用以解决金属材料中的微孔隙或氢偏聚区往往位于零件内部且很难进行直接测量的问题。为研究大型锻件成形过程中微孔隙氢压强度的变化,以氢压原理为基础,建立了大型锻件氢压场分析的有限元模型,得到了不同条件下锻件内部微孔隙氢压强度和氢浓度的变化规律,研究了不同氢浓度下氢压应力场的分布及相邻微孔洞间的耦合作用。(本文来源于《燕山大学》期刊2016-05-01）
钟振前,田志凌,杨春[4]（2015）在《EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用》一文中研究指出用EBSD技术研究了在恒定应力和长期氢扩散作用下马氏体不锈钢的氢脆断裂机制。结果表明,氢脆在初期阶段萌生沿晶裂纹,晶界开裂有选择性和倾向性,高能量的大角晶界易发生开裂,低能量的CSL晶界抑制氢脆裂纹。沿晶裂纹两侧的塑性应变宽度仅为微米或亚微米量级,宏观下表现出典型的脆性开裂特征。扩展阶段氢脆裂纹沿特定的滑移系和解理面穿晶扩展,穿越不同晶粒时,裂纹随解理或滑移晶面的取向变化而发生弯折。氢脆断裂机制符合结合力降低和氢促进局部塑性变形模型。(本文来源于《材料热处理学报》期刊2015年02期）
李建光[5]（2013）在《基于晶体塑性有限元法的大锻件氢脆损伤机理研究》一文中研究指出大型锻件是国民经济建设、国防工业和现代科学事业发展所必需的各种大型关键设备和装置中的主要基础零部件。如果大锻件存在白点缺陷，将导致锻件淬火时易开裂，或使用中突然发生断裂，造成重大的事故和损失。因此，存在白点缺陷的大型锻件必须报废，白点是大型锻件的癌症。白点缺陷是一种常见的氢脆现象。随着大型锻件的冷却过程，氢在钢中溶解度逐渐降低。锻件心部的氢不能及时扩散出去，而在内部的缺陷处析出。析出的氢气对周围的金属产生压力，与内应力共同作用下，形成微裂纹扩展，即白点缺陷慢慢长大。近年来，随着科学技术的发展，晶体塑性有限元已成为材料学和塑性成形学领域研究多晶、位错、析出、晶粒、裂纹的十分活跃的理论方法。本文采用晶体塑性有限元法，通过考虑氢压力、显微孔隙、内应力、晶界等因素的影响，从细观角度进一步度揭示白点形成机理。首先，选定Cr5为试验材料，设定模拟参数。其次，建立白点核心区域细观模型，分别采用晶体塑性有限元和宏观有限元模拟得到不同氢压下白点核心处的氢应力场，通过模拟结果对比，发现显微孔隙尖端存在一个滑移位错集中区域，并运用断裂力学对裂纹的扩展进行预测。再次，大型锻件内未焊合的显微孔隙大小不一、形状各异，通过分析不同形状显微孔隙下的氢应力场，发现越扁的显微孔隙越有利于白点的形成。最后，通过ABAQUS脚本接口二次开发，建立了多晶体孔隙模型，模拟分析内应力分布情况，发现应力具有不均匀性，且极值多出现在晶界处。此外，还模拟分析了不同位置双显微孔隙氢应力场干涉，发现干涉现象有利于白点长大，但晶界对白点长大有不利作用。(本文来源于《燕山大学》期刊2013-05-01）
王珉[6]（2012）在《大型锻件氢脆机理及其残余应力场研究》一文中研究指出大型锻件是国民经济建设、国防工业和现代科学事业发展所必需的各种大型关键设备和装置中的主要基础零部件。大锻件中如果存在白点缺陷，不仅导致力学性能急剧下降，而且由于氢脆带来高度应力集中，热处理淬火时会使工件开裂，或零件使用中突然发生断裂，以致造成重大的事故和损失。因此，白点是大型锻件的一种致命的缺陷，存在这种缺陷的大型锻件必须报废。氢脆俗称白点，是指氢在钢中使钢的塑性、韧性降低的现象。在大型锻件中氢脆最终表现为白点现象。而白点的产生是由于钢中氢的聚集产生的氢压和锻件在主要是冷却过程中产生的残余应力共同作用的结果。因而本文主要研究大锻件在白点形成过程中的微孔隙在氢压和残余应力共同作用下的应力场的分布。本文首先分析了大型锻件的氢脆机理并建立起其数学模型，然后采用试验和计算相结合的方式，利用JMatPro材料软件的计算得到了本次模拟材料Cr钢的材料性能参数。通过试验和模拟相验证的方式，通过冷却曲线的比较，验证换热系数的准确性以及有限元模拟的可行性。在得到的模拟所需要的各种参数的基础之上，建立了大型锻件的模型，模拟了大型锻件在墩粗、去氢退火、淬火和回火工艺下产生的应力场的分布，分析在这些工艺状况下大型锻件内部产生的残余应力。然后，建立了大型锻件的微孔隙模型，模拟了大型锻件在墩粗、去氢退火、淬火和回火工艺下产生的残余应力和氢压的共同作用下微孔隙的应力场的分布，分析和比较了在这叁种热处理工艺条件下的应力场变化，并对大型锻件中容易产生白点的区域，容易产生白点的工艺以及不同工艺下白点的产生的大致形状进行了预测。(本文来源于《燕山大学》期刊2012-05-01）
张建[7]（2009）在《高强度钢氢脆机理研究进展》一文中研究指出介绍了高强度钢氢脆机理的研究进展,并对各个机理的优缺点进行讨论,简述了影响合金氢脆的因素,同时着重分析几种钢的抗氢脆性能,并提出若干关于如何预防高强度钢氢脆的建议。(本文来源于《莱钢科技》期刊2009年03期）
郑春雷[8]（2008）在《辙叉用贝氏体钢的氢脆特性及失效机理研究》一文中研究指出本文的研究目的是为了解决铁路上广泛使用的贝氏体钢辙叉的提前失效问题以及其失效机制,从而提高贝氏体钢辙叉的使用寿命以及铁路系统运行安全性,为铁路行业标准提供有力的基础数据依据。本文以铁路上广泛使用的含Mo贝氏体钢辙叉以及我们研发的含W贝氏体钢辙叉为研究对象,通过电解充氢,使试验用钢中含有不同的氢含量,通过慢应变速率拉伸试验方法,研究了这两种贝氏体钢的氢脆敏感性,从而求出这两种钢无氢脆的临界氢含量,并运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法研究了这两种钢氢脆敏感性不同的原因。此外,运用纳米压痕及划痕以及穆斯堡尔谱等试验方法,研究了贝氏体钢辙叉提前失效的形式以及原因,并对其失效机理进行了探讨。研究结果表明:这两种钢都是对氢敏感的钢种,而且含Mo钢的氢脆敏感性比含W钢的高;含Mo钢的无氢脆临界氢含量为0.6 ppm,而含W钢为0.7 ppm;贝氏体钢辙叉失效形式是磨损、脆性裂纹及疲劳剥落;失效辙叉表面裂纹是接触疲劳所致,而次表面裂纹是接触疲劳和氢共同作用的结果,裂纹沿变形组织扩展。贝氏体钢辙叉在服役过程中表面形成非晶,亚表面形成纳米晶。亚表面纳米晶层的纳米硬度和摩擦系数高于基体,而弹性模量则低于基体,从而提高辙叉的耐磨性能。(本文来源于《燕山大学》期刊2008-04-01）
付连峰,张爱华,朱静,陈业新,万晓景[9]（2002）在《电子能量损失谱在Ni_3Fe的环境氢脆机理研究中的应用》一文中研究指出已有很多研究表明长程有序对金属间化合物的环境氢脆造成显着的影响[1,2 ] 。Ｎｉ3 Ｆｅ合金是一种典型的 ,不含活性元素且易于得到完全无序和有序状态的金属间化合物 ,它在室温下无序态和有序态都有一定的塑性 ,几乎不存在由晶界引起的本征脆性 ,所以它是研(本文来源于《电子显微学报》期刊2002年05期）
谌继明,邱绍宇,许增裕,杨霖,刘翔[10]（2002）在《钒合金的氢脆机理研究》一文中研究指出利用气相渗氢法,测试了几种钒合金在氢含量最高达到113mg/kg范围内的拉伸性能变化。实验结果表明:低强度的钒合金具有较好的抗氢脆性能;合金中的氧会加重钒合金(特别是强度较高者)的氢脆敏感性。机理分析揭示钒合金的氢脆断裂主要由沿晶断造成,氧和合金强度的影响均是通过改变合金的晶界与晶粒的对比强度来实现的(本文来源于《核动力工程》期刊2002年04期）
氢脆机理论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
钛合金在低温低氧环境下氢致应力腐蚀开裂(HISCC,hydrogen induced stress corrosion cracking)是其失效破坏的主要形式,本文通过应力诱导扩散方法计算氢在钛合金中的扩散,将氢降低金属表面能机理引入到氢致开裂过程,利用ABAQUS有限元软件结合Python二次开发实现对裂纹尖端材料氢脆与裂纹扩展循环作用过程的模拟.对比已有实验,结果误差在可接受范围内,表明氢会在裂纹尖端应力水平较高区域富集,而环境压力会加剧这一过程,某牌号钛合金在万米海深的HISCC断裂韧性降低至室内条件下的22.28%.
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
氢脆机理论文参考文献
[1].姜岳峰.微观结构对高强钢氢脆敏感性的影响及机理[D].中国科学技术大学.2019
[2].席强,郑百林,贺鹏飞,杨彪.考虑氢降低金属表面能机理的钛合金氢脆断裂研究[C].2017第四届海洋材料与腐蚀防护大会论文集.2017
[3].李杰.大型锻件氢脆损伤机理的研究[D].燕山大学.2016
[4].钟振前,田志凌,杨春.EBSD技术在研究高强马氏体不锈钢氢脆机理中的应用[J].材料热处理学报.2015
[5].李建光.基于晶体塑性有限元法的大锻件氢脆损伤机理研究[D].燕山大学.2013
[6].王珉.大型锻件氢脆机理及其残余应力场研究[D].燕山大学.2012
[7].张建.高强度钢氢脆机理研究进展[J].莱钢科技.2009
[8].郑春雷.辙叉用贝氏体钢的氢脆特性及失效机理研究[D].燕山大学.2008
[9].付连峰,张爱华,朱静,陈业新,万晓景.电子能量损失谱在Ni_3Fe的环境氢脆机理研究中的应用[J].电子显微学报.2002
[10].谌继明,邱绍宇,许增裕,杨霖,刘翔.钒合金的氢脆机理研究[J].核动力工程.2002
论文知识图
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