模擬結(jié)果表明,隨著夾具拘束距離從8mm增加到20mm, 雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板焊接縱向撓曲變形及橫向收縮變形均表現(xiàn)為近似線性增大的趨勢(shì),特別是雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板焊接橫向收縮變形增加了將近3.6倍,而減小夾具拘束距離可以控制焊接殘余變形。該模型較準(zhǔn)確地模擬了薄板脈沖激光焊接溫度場(chǎng)及殘余變形,為抑制薄板焊接變形提供了理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

考察了應(yīng)力和溫度對(duì)蠕變過(guò)程的影響；分析了穩(wěn)態(tài)蠕變速率隨應(yīng)力和蠕變斷裂時(shí)間的變化規(guī)律；揭示了蠕變斷裂時(shí)間與應(yīng)力間的關(guān)系；并比較了分別由Monkman-Grant經(jīng)驗(yàn)公式和L-M參數(shù)法預(yù)測(cè)雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板各溫度的蠕變壽命的可靠性。

在第四代核電系統(tǒng)中,超臨界水堆由于其更高的經(jīng)濟(jì)性和堆芯安全性,受到各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注。但其運(yùn)行壓力為25MPa,冷卻劑出口溫度在500℃以上,常規(guī)壓水堆使用的鉆合金包殼材料已不能滿足其使用要求。材料問(wèn)題尤其是燃料包殼材料是超臨界水堆面臨的兩大難題之一本文以包殼候選材料之一鎳基雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板為研究對(duì)象,對(duì)其在600℃-750℃/130MPa-500MPa條件下進(jìn)行高溫蠕變?cè)囼?yàn)。

                                      堆焊雙復(fù)合耐磨鋼板

為了揭示夾具拘束距離對(duì)0.5mm厚雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板薄板脈沖激光焊接變形的影響,基于有限元軟件ANSYS建立了三維熱力耦合有限元模型。采用位移約束假設(shè)代替實(shí)際夾具的拘束作用,研究了夾具拘束距離對(duì)雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板焊接縱向撓曲變形及橫向收縮變形的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)測(cè)量了雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板焊接熱循環(huán)曲線和殘余變形,驗(yàn)證了所建立有限元模型的可靠性。

雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板在650℃、700℃和750℃下采用Kachanov公式計(jì)算的蠕變損傷趨于一致,Norton公式計(jì)算表明損傷開(kāi)始發(fā)生在0.3～0.4壽命左右,Kachanov公式計(jì)算的損傷因子偏保守。采用損傷力學(xué)方法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析,比較了分別由Kachanov和基于θ外推法的Norton蠕變損傷公式計(jì)算的損傷因子。結(jié)果表明雙金屬?gòu)?fù)合耐磨鋼板具有良好的高溫蠕變性能和兩種主要的蠕變特性：在600℃各應(yīng)力下,表現(xiàn)為第二類固溶體蠕變特性；而在650℃、700℃和750℃低應(yīng)力時(shí)表現(xiàn)為第一類固溶體蠕變特性,高應(yīng)力時(shí)表現(xiàn)為第二類固溶體蠕變特性。且600℃低應(yīng)力水平及650℃、700℃和750℃下的穩(wěn)態(tài)蠕變速率與所施加的應(yīng)力在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)系下呈較好的線性關(guān)系,但在600℃高應(yīng)力水平偏離了這種線性關(guān)系。