【摘 要】
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由于核电、石油化工及机械化的大力发展,其生产规模的大型化、复杂化及高参数化致使零构件发生疲劳失效几率大大增加,针对材料多轴疲劳问题的研究具有重要的工程意义。316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性、较高的高温抗拉强度及良好的综合力学性能,被广泛应用于化工、核电等领域。由于在实际使用中,该材料所制容器通常用于573～673K温区内,该温区恰好位于316L不锈钢动态应变时效（DSA）温区,因此,针对DSA效应
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由于核电、石油化工及机械化的大力发展,其生产规模的大型化、复杂化及高参数化致使零构件发生疲劳失效几率大大增加,针对材料多轴疲劳问题的研究具有重要的工程意义。316L不锈钢以其优良的耐腐蚀性、较高的高温抗拉强度及良好的综合力学性能,被广泛应用于化工、核电等领域。由于在实际使用中,该材料所制容器通常用于573～673K温区内,该温区恰好位于316L不锈钢动态应变时效（DSA）温区,因此,针对DSA效应的研究对于316L不锈钢的工程应用具有重要的参考意义。本文针对316L不锈钢DSA效应的路径相关性及不同条件下的non-Masing特性进行研究,主要结论如下:首先,基于316L不锈钢873K圆路径不同应变范围的低周疲劳实验,分析了DSA的循环周次、应变范围和受载状态相关性。结果表明,循环初期DSA现象明显,随后逐渐减弱,大应变幅值下失效前产生了大量的Snoek溶质原子气团使得该阶段DSA现象再次显著。从应变范围相关性分析中可以看出,应力跌幅和锯齿密集程度随着应变范围的增加而增大,位错增殖造成了大应变范围下锯齿数量增多。热力学分析表明,当压缩向卸载阶段转变时,静水压力方向使空位的扩散性得到抑制,压缩阶段锯齿屈服现象更为明显。扫描电镜结果表明,两应变范围下材料的失效是疲劳、动态应变时效和氧化共同作用的结果。其次,基于316L不锈钢293K和873K不同应变范围下的低周疲劳实验,讨论了材料循环特性的幅值相关性和温度相关性,比较了不同条件下non-Masing特性。实验结果表明,各条件下循环初期出现了不同程度的循环硬化现象,随后出现循环软化、饱和直至失效;293K下non-Masing现象较873K下更为显著;两温度下的nonMasing特性均随应变范围的增加而增强。最后,采用能量方法进行疲劳寿命预测,预测结果均位于两倍分散带内,但考虑non-Masing特性得到了比Masing特性更为精确的预测结果。873K大应变范围下,显著的动态应变时效导致了考虑non-Masing与Masing特性预测结果相差不大。
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