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304奥氏体不锈钢高温拉伸形变时的锯齿流变行为
作者: 发布日期:2018/09/29 关注次数:579

 在建设中,无论是第二代反应堆,还是不久即将大力发展的第三代反应堆以及正在加紧研发的第四代反应堆中,不锈钢以其良好的耐蚀性和全面的综合性能获得了广泛应用。然而在核反应堆运行的高温和高压条件下,必须要考虑动态应变时效对不锈钢性能的影响,比如韧性下降等。锯齿流变现象(pl效应)是指在应力-应变曲线上出现锯齿状波形,这是动态应变时效的宏观表现。自20世纪初以来,许多学者就开始对锯齿流变现象进行研究和探讨。虽然国内外已经对动态应变时效进行了一定的研究,但对其产生的原因还没有定论,需要进一步深入研究。同时为了延长核反应堆中304不锈钢部件的使用寿命,需要深入了解其力学性能。因此,以商用304不锈钢为对象,在不同的应变速率和温度下进行拉伸试验,分析其拉伸应力-,解释了拉伸试验中出现的锯齿流变行为。

  试验原料为商业304奥氏体不锈钢,其主要化学成分(质量分数/%)为0.0742c,0.5928si,1.368mn,18.78cr,8.6ni,0.001p,0.0057s。将其切割成φ15mm×150mm的圆棒,用箱式工业炉将其加热到1373k保温20min进行固溶处理,至室温。然后将其在cnc数控机床上加工成标距为50mm、直径为10mm的圆棒状拉伸试样。

  采用ag-100kna型万能材料试验机进行高温拉伸试验,试验载荷精度为±0.3%,最大载荷100kn。应变速率分别为2×10-4,2×10-3,1×10-3,1×10-2s-1,拉伸温度为723~1073k。

  利用excel编写小程序对锯齿特征参数进行分析。临界应变量,即应力-应变曲线上第一个应力下降点所对应的应变值,是锯齿流变行为开始的标志。

  试验结果表明:(1)在应变速率为2×10-4~2×10-3s-1范围内,304不锈钢出现锯齿流变行为的温度范围为773~973k,在同一温度下,锯齿形成的临界应变量随应变速率的增加而变大;在同一应变速率下,锯齿形成的临界应变量随温度的升高而迅速减小;在应力-应变曲线上出现a、a b和e三种锯齿波。(2)锯齿流变行为伴随着负(或微正)的应变速率敏感系数。(3)锯齿形成的有效激活能为212.8kj·mol-1,304不锈钢的高温锯齿流变行为可能是由于铬和锰等置换型溶质原子通过管扩散,并与运动位错的交互作用所产生的动态应变时效而引起的,与碳原子无关。

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