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《燕山大学》 2011年
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大型锻件内裂纹愈合的理论和实验研究

孟凡莹  
【摘要】:大型锻件作为大型成套设备的核心零件,对国民经济建设、国防装备发展和现代尖端科学技术重大装置的发展影响很大。其生产能力、产品级别与性能质量水平是一个国家工业水平的标志之一。在大型锻件生产中,锻件内裂纹缺陷是直接影响大型锻件质量的共性技术难题。论文针对大型锻件内裂纹缺陷愈合的现象,对其内裂纹愈合的行为特性以及愈合原理进行了深入的实验和理论研究。 内裂纹愈合实验中发现,内裂纹愈合在细观上表现为内裂纹表面愈合结晶或内裂纹表面附近的基体晶粒长大。内裂纹表面愈合结晶与内裂纹表面附近的基体晶粒长大都是内裂纹表面迁移的方式,二者的物质来源是基体中的原子扩散。 内裂纹愈合过程发生必然存在其热力学驱动力,对含不同形态内裂纹的试样进行了加热保温实验、热塑性变形实验以及热塑性变形后加热保温实验。实验发现,内裂纹存在愈合现象,其愈合行为与加热温度、保温时间等外部因素有关,但受裂纹自身条件控制。根据实验结果提出内裂纹表面附近的畸变能是内裂纹愈合的驱动力。 内裂纹愈合的宏观过程即是内裂纹表面向裂纹中心方向迁移的过程,根据界面迁移理论及表面TLK模型,提出内裂纹表面迁移的物理模型。根据热力学原理,得到扁平币形内裂纹表面迁移行为启动的判据,提出孔隙型缺陷表面迁移行为启动临界半径的概念。 内裂纹愈合的微观过程是基体中原子向裂纹表面扩散迁移的过程,根据热力学定律,得到内裂纹愈合的热力学模型,可以用来估算内裂纹的最终愈合程度,该模型的计算结果符合内裂纹愈合实验得到的内裂纹愈合规律。 根据原子扩散理论,得到以内裂纹表面附近畸变能为驱动力的内裂纹原子扩散愈合模型,该模型的计算结果与实验结果接近。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG316

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【参考文献】
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