摘要：核电厂压力容器启停堆和正常运行时,温度压力会在一定范围内发生波动,随着波动次数的增加,会对设备和管道造成严重疲劳损伤。依托北京某高校高温高压腐蚀实验站亚临界水汽环境结构材料试验装置双回路,设计了一种承压管道高通量热疲劳试验方法。基于该试验方法,完成了瞬态水温变化对管道疲劳裂纹扩展的影响研究。结果表明,疲劳裂纹扩展速率随冷却速率降低而逐渐降低。结合有限元数值模拟和三维裂纹扩展分析软件建立了阶梯管道结构的热疲劳裂纹扩展速率模型,并用试验结果对模型进行了修正。

摘要：双箱式周浸腐蚀试验箱受设备设计限制,在试验过程中存在浪费溶液的现象,且试验过程中需要经常向溶液箱中补加溶液才能保证设备正常运作。该文优化改造了双箱式周浸腐蚀试验箱的排水管路,即在排水管路中增加支路补充输送残留溶液,并添加管路液位传感器及联动泵送装置,使溶液在两箱之间循环,可避免溶液浪费,节约人力物力,保障试验顺利进行,为试验装置的开发提供参考意见。

摘要：辉光放电原子发射光谱分析技术可对金属样品表面进行沿深度方向的逐层分析与表征,具有溅射速率快、分析效率高、可大面积溅射的优点。另外,辉光放电等离子体能量较低,材料逐层溅射激发过程中不易引起材料本身组织结构的变化,能够实现沿样品深度方向逐层剥蚀制样。将辉光放电溅射源与扫描电镜、光谱分析检测仪器等联用,可作为金属材料高通量定量表征的有效手段。为了高通量地获取材料表面的成分分布信息,需要对材料表面在多尺寸、大面积溅射条件下进行辉光放电等离子体溅射。因此在传统辉光溅射源的基础上,改进了阳极筒结构,设计了4种直径为cm级的(15、20、30和40 mm)大口径阳极筒,并对其进行COMSOL数值模拟仿真和实际溅射效果研究。大尺寸溅射面可获得材料表面更为丰富的信息,但在相同溅射条件下,阳极口径增大也带来溅射速率下降、溅射面中心区域离子化率降低、影响溅射均匀性和坑型平整度等问题。为解决这些问题,设计了可应用于大口径直流辉光放电溅射源的辅助阳极结构,通过改变放电空间的电场分布情况调控等离子体分布,增强了阳极中心区域离子化率。详细阐述了辅助阳极结构的设计原理,并对传统阳极和辅助阳极进行了数值模拟仿真研究和实际溅射效果对比实验。结果表明增设辅助阳极对大口径溅射源溅射速率的提升效果明显,对阳极口径30 mm溅射源的溅射速率提升33%~48%,对阳极口径40 mm溅射源的溅射速率提升34%~57%。采用大口径辅助阳极型溅射源对紫铜样品进行了溅射激发,并用光学相干断层扫描仪(OCT)测试了溅射坑形貌,结果表明增设辅助阳极可有效改善溅射均匀性和坑型平整度。

摘要：电子产品越来越广泛应用于社会生产生活各个领域。高可靠性、高稳定性成为实现电子装备能否快速发展的重中之重。随着应用场景的不断扩展延伸,应用环境越来越趋向于多因素耦合复杂化特征,电子产品和装备的功能和使用寿命受其应用环境的影响显著增强。为了改善电子装备的性能及使用寿命,提高其环境适应性是关键。本文通过对国家重大科技基础设施“重大工程材料服役安全研究评价设施”中具有国际领先水平的多环境因素耦合模拟大型科学试验装置的功能和试验案例进行分析,分析了其在提升机电产品设计优化水平和效率的作用,为相关产品开发研制提供了示范与借鉴。

摘要：文章运用Fulent软件,对基于120 t转炉设计超音速氧枪和二次燃烧氧枪(5孔交错式和8孔均布式)进行模拟计算,对比分析掺混10%CO_(2)后三种氧枪的射流速度分布特点和对熔池搅拌能力的影响。模拟结果表明:在L>0.57 m处,8孔均布式氧枪的主氧射流速度略小于超音速氧枪的;在L超音速氧枪>5孔交错式氧枪,冲击深度大小排序为8孔均布式氧枪>5孔交错式氧枪>超音速氧枪,8孔均布式氧枪的冲击深度和冲击面积均最大,对熔池冲击能力最强。

摘要：大科学设施是推动前沿基础科学发展和技术创新的重要条件支撑,越来越多的高校承担了大科学设施的建设运行任务。重大工程材料服役安全研究评价设施通过研制开发能够实现真实服役工况的、复杂环境与载荷耦合的全尺寸试验装置,积极面向高端装备制造开展复杂工况下服役性能试验,对相关学科融合发展,以及国产高端装备制造的材料选型、新材料应用、设计优化和可靠性评价等方面发挥了不可替代的推动作用,在核心技术研发与产品验证等环节中加速国产化进程,是直接面向国民经济主战场的大科学设施。该文在总结环境与载荷耦合全尺寸试验技术创新的基础上,分析了大科学设施服务高端装备制造产业的实际案例。

摘要：采用SRV-Ⅳ高精度微动-滑动磨损试验机研究了振幅对核反应堆蒸汽发生器传热管用Inconel600合金磨损行为的影响。结果表明,常温常压下无润滑线接触式微动滑动磨损存在一个临界振幅。当振幅小于临界值时,摩擦系数随振幅的增大而线性增大,但磨痕深度变化相对很小;达到临界振幅时摩擦系数最大;振幅大于临界值时,随着振幅增大摩擦系数略有降低,但磨痕深度显著增大。振幅在临界值以下时,磨痕表面的氧化程度较低,磨痕中铁元素分布明显高于磨痕中间区域;振幅大于临界值时,磨痕表面氧含量较高。从磨痕表面向内分别为氧化层、变形层和基体。变形层晶粒呈扁平状,越靠近表面变形程度越大,严重变形的晶粒内部有明显的滑移带。

摘要：本文以终端用户需求为导向,关注实际应用场景,制订针对性的测试服务和数据积累策略,最大程度地激发设施在测试评价和创新支持方面的潜力。结合智能装备目前越来越呈现出新制造工艺、新材料、新设计、新结构等特征,深入剖析了设施在进行相关智能装备设计研发与产品化过程中所发挥的关键作用。本文研究成果提供了解决产业技术瓶颈的有效策略,将材料服役安全领域的应用基础研究与工程科学研究相结合,构建创新双驱动的新途径,为大科学设施在促进智能装备产业高质量创新发展中的作用提供理论基础和实践支撑。

摘要：采用有限元分析方法,研究了镁合金冠状动脉支架在植入过程中由膨胀产生的弹塑性大变形行为,得到了支架内等效应力随膨胀加载位移的变化规律.考虑了支架回弹后残余变形、残余应力以及血管约束对其动态特征的影响,计算了支架前5阶的固有频率、相应的振动模态以及在简谐激励下的位移响应.分析结果指出,植入支架经过膨胀和回弹变形后,前5阶固有频率均会显著降低,并且残余应力对支架固有频率和振动模态影响较小.考虑血管约束时,支架的前4阶固有频率有所改变,但是不影响振动模态特征.并且指出支架较之扭转和呼吸变形更易产生弯曲变形.这些结果可为支架强度和刚度的优化设计提供参考.

摘要：镍基单晶高温合金是含有10~15种元素的复杂合金,具备优良的高温强度和耐腐蚀性。目前,先进燃气涡轮发动机的涡轮部件几乎都采用空心结构的单晶叶片。叶片服役过程中要承受超过其熔化温度数百摄氏度的高温和巨大离心应力,是工况条件最为恶劣的航空零件,被誉为“工业王冠上的明珠”,研制发展更耐高温的叶片材料以及改进叶片的冷却技术是提高涡轮进口温度的关键手段。新一代的单晶叶片中添加大量难熔元素(如Ta,W和Re等)用来提高承温能力,但这些元素在凝固过程中存在严重的枝晶偏析,导致组织内成分分布不均匀。通常采用复杂的多级热处理来溶解非平衡组织,减小偏析。枝晶间成分的详细表征对优化热处理工艺和叶片设计具有重要的意义。微束X射线荧光光谱是一种无损检测技术,制样简单,无需镀导电膜,可对样品进行多元素同时检测,多用于生物和考古领域,定量表征成分复杂的金属材料存在一定困难,应用案例较少。单晶高温合金具有特殊的十字枝晶组织,尺寸约为几百微米,微束X射线荧光光谱可以满足单晶叶片枝晶成分的详细表征和大区域面积的成分分布定量统计需求。本实验基于微束X射线荧光光谱技术,建立了镍基单晶高温合金枝晶成分定量统计分布表征方法,并应用于新型单晶涡轮叶片的全域枝晶组织成分定量分布表征,探讨了单晶涡轮叶片叶冠到榫头的成分演变规律,获得了不同部位主元素的一次偏析比和二次偏析比。结果表明,Re,W和Ta元素偏析严重,随着叶片截面尺寸的增加及与冷却铜盘距离的增加,叶片叶冠到榫头各元素的偏析程度降低;Cr,Co和Mo元素偏析比接近于1,偏析变化不明显,分布较均匀。通过对单晶叶片枝晶成分的定量统计解析,获得了单晶叶片成分的演变规律,为叶片的设计和凝固工艺的改进提供数据支撑。