P91钢蠕变-疲劳交互作用下断裂特性研究-论文.pdf

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1、JournalofMechanicalStrength枧械度2O12，34(6)：886—89P91钢蠕变一疲劳交互作用下断裂特性研究INVESTIGATIoNoFFRACTUREPERFoRMANCEFoRP91STEELUNDERCREEP．FATIGUEINTERACTIoN张国栋·薛飞王兆希4赵彦芬张路蒙新明(1．苏州热工研究院，苏州215004)(2．南京工业大学机械与动力工程学院，南京210009)(3．清华大学材料科学与工程系，北京100084)(4．清华大学工程力学系，北京100084)ZHANGGuoDong·XUEFei，WANGZhaoXi·ZHAO

2、YanFenZHANGLuMENGXinMing(1．SuzhouNuclearPowerResearchInstitute，Suzhou215004．China)SchoolofMechanicalandPowerEngineering，NanjingUniversityofTechnology，Nang210009，China)(3．DepartmentofMaterialsScienceandEngineering，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)(4．DepartmentofEngineeringMechanics，T

3、singhuaUniversity，Beijing100084，China)摘要在546℃下，对电厂用关键材料P91钢进行应力控制的蠕变一疲劳交互作用下试验。分别讨论平均应力和应力幅对断裂时间的影响，分析断口形貌与韧窝脱粒成分，断口裂纹金相，获得P91钢蠕变一疲劳交互作用下断裂机制与断裂特性。研究结果表明，由于微观裂纹的闭合，P91钢蠕变一疲劳交互作用寿命随着下保载的时间增加而增加。当平均应力远小于应力幅时，试样主要表现为疲劳断裂，当平均应力与应力幅相等时，试样为蠕变疲劳共同作用下的断裂特征，当平均应力远大于应力幅时，断裂特征为蠕变断裂。通过断口金相分析，试样断口裂纹均为

4、穿晶断裂。对断口韧窝的脱粒成分研究，脱粒为氧化物。研究结果为P91钢蠕变一疲劳断裂机制分析提供理论和实验基础。关键词Pgl钢蠕变一疲劳断口微观形貌韧窝脱粒断裂特征中图分类号TG142．71TGI15．57AbstractAt546℃．stresscontrolledcreep—fatigueinteractiontestforP91wasinvestigated．Effectofmeanstressonfracturelife，fracturepatternandconstituentofdimpleparticle，fracturecrackmetallicphasew

5、erediscussedandanalyzedrespectively．MechanismandperformanceofthefracturewereobtainedforP91steelundercreep—fatigueinteraction．Theresearchresultsshowthat，becauseofclosureofthemicro-crackinP91steel，thecreep—fatiguelifeofP91steelisincreasingwithbottomholdingtimeadding．Whenthemeanstressislesst

6、hanthestressamplitudemuchmore，fatiguefractureisshownintheP91specimens．Asthemeanstressisequaltostressamplitude，creepandfatiguedominatethefractureofspecimens．Whenthemeanstressisgreaterthanstressamplitude，thefeatureofspecimensiscreepfracture．Bytheanalysisofconstituentofdimpleparticleinthefra

7、cture，theparticleisoxide．TheresearchresultscanprovidethetheoreticalandexperimentalbaseforfracturemechanismanalysisofP91steelundercreep—fatigueinteraction．KeywordsP91steel；Creep-fatigue；Micro-patternoffracture；Dimpleparticle；FracturefeatureCorrespondingauthor：ZHANGGu