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(上海交通大學(xué) 核材料腐蝕性能研究聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，上海 200240)

304L不銹鋼作為一種鉻-鎳不銹鋼，因具有良好的耐蝕性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能，被廣泛用于國(guó)內(nèi)核電廠的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部位[1-3]。在核電廠內(nèi)，反應(yīng)堆啟動(dòng)、停堆和功率變化會(huì)引起管道、容器內(nèi)外的熱應(yīng)力、壓力波動(dòng)以及流致振動(dòng)，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件長(zhǎng)期在疲勞工況下工作[4-5]。此外，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的服役環(huán)境是高含量溶解氧和高含量腐蝕性離子的腐蝕環(huán)境。在這樣惡劣的腐蝕環(huán)境中，由于加工缺陷、機(jī)械損傷和腐蝕等因素，材料不可避免會(huì)出現(xiàn)微小裂紋等缺陷，這些微小的裂紋在疲勞工況下極易發(fā)生擴(kuò)展，可以在遠(yuǎn)低于材料屈服強(qiáng)度的應(yīng)力腐蝕條件下突然破壞而造成巨大損失。因此，研究304L不銹鋼疲勞性能對(duì)現(xiàn)有設(shè)備材料的疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)、壽命預(yù)測(cè)和安全評(píng)估具有重要的工程意義。

為滿足裂紋擴(kuò)展在線測(cè)量的需求，直流電壓降法(DCPD)已被應(yīng)用于材料裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的研究中[6-8]。DCPD法是采用向試樣兩端通入恒定電流并測(cè)量試樣裂紋開(kāi)口處的電壓降變化，從而達(dá)到在線測(cè)量裂紋長(zhǎng)度的目的。DCPD法測(cè)量得到的裂紋長(zhǎng)度與試驗(yàn)后斷口實(shí)測(cè)裂紋長(zhǎng)度吻合較好，通常測(cè)量值比實(shí)際值小5%～20%[9]，通過(guò)試驗(yàn)后裂紋長(zhǎng)度的校正達(dá)到幾乎完全吻合而不影響真實(shí)的裂紋擴(kuò)展速率的計(jì)算。

為了能夠定量分析材料的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展行為，獲得材料在不同應(yīng)力水平和環(huán)境中的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率，本工作基于DCPD方法得到304L不銹鋼在325 ℃純水中的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率，并與現(xiàn)有模型擬合分析比較，研究其腐蝕疲勞性能。

1 試驗(yàn)

1.1 試樣

試驗(yàn)材料為核級(jí)商用304L不銹鋼，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))為0.025% C，10.10% Ni，18.48% Cr，0.45% Si，0.004% S，0.025% P，1.09% Mn，0.064% N。試樣的微觀組織如圖1所示。

圖1 304L不銹鋼材料的微觀形貌Fig. 1 Microstructure of 304L SS

疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)采用ASTM-E399-2008標(biāo)準(zhǔn)推薦的標(biāo)準(zhǔn)緊湊拉伸(CT)試樣，尺寸如圖2所示，試樣厚度為12.7 mm，為了引導(dǎo)裂紋平直擴(kuò)展，在試樣兩側(cè)開(kāi)有5%厚度的側(cè)槽。

圖2 緊湊拉伸試樣的尺寸Fig. 2 Size of compact tension specimen

1.2 試驗(yàn)過(guò)程

1.2.1 試驗(yàn)方法

疲勞試驗(yàn)在上海百若公司生產(chǎn)的裂紋擴(kuò)展速率測(cè)量試驗(yàn)機(jī)FCC-50(最大載荷50 kN)上進(jìn)行，該試驗(yàn)機(jī)包含不銹鋼高壓釜(容積4 L)、拉伸機(jī)、水化學(xué)回路和DCPD裂紋擴(kuò)展測(cè)量裝置[10]。試驗(yàn)過(guò)程中，所有力學(xué)參數(shù)(載荷、波形、應(yīng)力強(qiáng)度因子、頻率、載荷比等)和環(huán)境參數(shù)(進(jìn)出口電導(dǎo)率、進(jìn)口溶解氧、釜內(nèi)溫度、壓力、流速等)都會(huì)被自動(dòng)連續(xù)記錄，裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度采用DCPD法測(cè)量，測(cè)量精度約為0.1 μm。試驗(yàn)過(guò)程中，載荷控制采用恒定最大應(yīng)力強(qiáng)度因子(Kmax)的方式，即隨時(shí)調(diào)整拉伸機(jī)的拉力，在每個(gè)載荷條件下保證恒定的最大應(yīng)力強(qiáng)度因子(Kmax)。試驗(yàn)開(kāi)始前，先采用較大的載荷(Kmax=30 MPa·m0.5)預(yù)制疲勞裂紋，接著逐漸降低載荷，開(kāi)始試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，采用高頻高載荷比的疲勞載荷將試樣拉開(kāi)，采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察試樣的疲勞斷口形貌。

1.2.2 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)分別在325 ℃空氣和325 ℃純水中進(jìn)行，其中325 ℃空氣中的疲勞試驗(yàn)作為空白對(duì)照試驗(yàn)，與高溫純水中的試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比，來(lái)說(shuō)明腐蝕環(huán)境對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響。高溫空氣中試驗(yàn)是在常壓下密閉的高壓釜中進(jìn)行的，初始的氧氣很快就會(huì)被消耗殆盡，釜內(nèi)干燥無(wú)氧氣，基本上為惰性的氮?dú)猓J(rèn)為無(wú)腐蝕環(huán)境作用，疲勞破壞均為機(jī)械作用的影響，可以作為空白對(duì)照試驗(yàn)來(lái)對(duì)比腐蝕對(duì)疲勞的加速作用；高溫純水環(huán)境中的試驗(yàn)是在含2 mg/L O2的超純水中進(jìn)行的，釜內(nèi)壓力為15.5 MPa。在高壓釜進(jìn)水口安裝了溶解氧探頭，在進(jìn)、出口處安裝了電導(dǎo)率探頭。在線溶解氧儀表顯示，水回路中的溶解氧為2 mg/L (±10%)，進(jìn)出口電導(dǎo)率儀表顯示，高壓釜入口電導(dǎo)率始終小于0.06 μS/cm、出口電導(dǎo)率始終小于0.1 μS/cm，可以認(rèn)為高壓釜內(nèi)環(huán)境介質(zhì)為超純水。

試驗(yàn)過(guò)程中，依據(jù)ASTM E399-2008標(biāo)準(zhǔn)，使用采集到的力值和DCPD信號(hào)計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子K和裂紋長(zhǎng)度a，在每個(gè)載荷和環(huán)境恒定的條件下，裂紋擴(kuò)展速率基本恒定?；谘h(huán)次數(shù)和基于時(shí)間的裂紋擴(kuò)展速率可以通過(guò)da/dN和da/dt計(jì)算得到

da/dt=da/dN·f

(1)

式中:f為加載頻率，單位是Hz。

2 結(jié)果與討論

2.1 腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率

試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展曲線進(jìn)行擬合，得到不同應(yīng)力強(qiáng)度因子下的疲勞裂紋擴(kuò)展速率，做出da/dN和應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值(ΔK)的關(guān)系曲線，疲勞裂紋擴(kuò)展速率結(jié)果如圖3所示。

圖3 高溫325 ℃水下疲勞裂紋擴(kuò)展曲線Fig. 3 Fatigue crack growth rate curve in 325 ℃ water environment

2.2 載荷與加載頻率的影響

圖4以頻率為橫坐標(biāo)，腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dt和da/dN為縱坐標(biāo)，分析頻率和載荷比對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響。由圖4(a)可見(jiàn)：隨著頻率的增加，疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dt加快；載荷越高，疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dt也越快，疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dt的增加基本呈線性趨勢(shì)。由圖4(b)可見(jiàn)：隨著頻率的增加，疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dN降低，說(shuō)明頻率的降低加快了每個(gè)循環(huán)過(guò)程中的裂紋擴(kuò)展速率。通常在無(wú)腐蝕環(huán)境中，材料的疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dN不隨頻率的變化而變化；而在腐蝕環(huán)境中，當(dāng)頻率低于0.1 Hz時(shí)，環(huán)境對(duì)不銹鋼材料的疲勞加速作用會(huì)逐漸顯示出來(lái)，并且頻率越低，這種加速作用越明顯。這是因?yàn)?，在較低的頻率下，每個(gè)加載循環(huán)過(guò)程中裂紋張開(kāi)閉合的時(shí)間更久，裂紋尖端與腐蝕環(huán)境接觸的時(shí)間也就更久，腐蝕作用對(duì)每個(gè)循環(huán)載荷下疲勞裂紋擴(kuò)展的貢獻(xiàn)逐漸加大，因此低頻率對(duì)腐蝕疲勞的加速作用更明顯。

(a) da/dt-f

(b) da/dN-f圖4 載荷與頻率對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響Fig. 4 Effect of load and frequency on corrosion fatigue crack growth rate

標(biāo)準(zhǔn)的疲勞裂紋擴(kuò)展速率分析方法通常是采用繪制da/dN～ΔK或者da/dt～ΔK曲線圖的方式來(lái)分析各種因素對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響，但是這種方法并不方便，無(wú)法統(tǒng)一和量化各種環(huán)境和載荷因素對(duì)腐蝕疲勞的影響。時(shí)域分析方法最先由SHOJI等[11]提出，該方法對(duì)于分析和評(píng)價(jià)材料的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展行為更加合適和有效。在該分析方法中，腐蝕環(huán)境中的疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dtWater和某一相同條件下空氣中的疲勞裂紋擴(kuò)展速率da/dtAir被繪制為同一條曲線，可以明確得到載荷比R(R=Kmin/Kmax)、頻率f、載荷ΔK等因素對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響。

圖5依據(jù)時(shí)域分析方法，將腐蝕環(huán)境和空氣中的疲勞裂紋擴(kuò)展速率聯(lián)系在一起，分析載荷和頻率對(duì)腐蝕疲勞的影響。由圖5(a)可見(jiàn):在較低的應(yīng)力強(qiáng)度因子下，水中的疲勞裂紋擴(kuò)展速率明顯高于空氣中的，隨著載荷的升高，這種差距逐漸減小。這是因?yàn)?，在較低的應(yīng)力強(qiáng)度因子載荷下，由于裂紋擴(kuò)展速率較慢，裂紋尖端暴露在腐蝕環(huán)境中的時(shí)間較長(zhǎng)，腐蝕作用占據(jù)主導(dǎo)，因此腐蝕環(huán)境對(duì)裂紋擴(kuò)展的加速作用明顯；而在較高的應(yīng)力強(qiáng)度因子載荷下，由于裂紋擴(kuò)展速率較快，腐蝕環(huán)境來(lái)不及作用，機(jī)械疲勞破壞占據(jù)主導(dǎo)，腐蝕環(huán)境對(duì)裂紋擴(kuò)展的貢獻(xiàn)微小。由圖5(b)可見(jiàn)：在最低頻率和最小載荷時(shí)(f=0.000 39 Hz，ΔK=10.8 MPa·m0.5)，腐蝕加速作用約為1 000倍，而在高頻高載荷時(shí)(f=0.1 Hz，ΔK=21.6 MPa·m0.5)，腐蝕加速作用約為1.5倍。

2.3 腐蝕疲勞模型比較

國(guó)內(nèi)外對(duì)于腐蝕疲勞的研究較多，出現(xiàn)了許多評(píng)價(jià)方法和模型機(jī)理，試驗(yàn)中選取目前得到廣泛認(rèn)可并被大量采用的腐蝕疲勞評(píng)價(jià)方法和模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析，希望能夠找到一種更準(zhǔn)確的方法或模型來(lái)描述材料的腐蝕疲勞破壞行為。對(duì)于評(píng)價(jià)材料的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展，目前主要存在兩種方法，一種是采用大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到某種材料在特定腐蝕環(huán)境中的經(jīng)驗(yàn)公式，并以此預(yù)測(cè)材料的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率；另一種則是從機(jī)理上解釋腐蝕疲勞的原因，并建立相關(guān)模型。

(a) 載荷

(b) 頻率圖5 基于時(shí)域分析方法的載荷和頻率對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響Fig. 5 Effect of load and frequency on corrosion fatigue crack growth rate based on time-domain analysis method

2.3.1 FORD-ANDRESEN模型

FORD-ANDRESEN模型也叫滑移溶解模型[12]，該模型由FORD和ANDRESEN最先提出，此模型很好地解釋和預(yù)測(cè)了壓水堆/沸水堆環(huán)境中不銹鋼材料的應(yīng)力腐蝕裂紋擴(kuò)展行為，通過(guò)適當(dāng)?shù)膮?shù)調(diào)整，也可以很好地描述不銹鋼材料的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展行為[13]。

FORD-ANDRESEN模型[12]認(rèn)為：在外部載荷條件下，裂紋尖端產(chǎn)生局部塑性應(yīng)變。當(dāng)該應(yīng)變速率大于裂尖基體材料的應(yīng)變速率時(shí)，基體開(kāi)始產(chǎn)生滑移臺(tái)階，使得表面氧化膜產(chǎn)生撕裂并暴露出金屬基體。此時(shí)，氧化膜處與金屬基體以及缺陷處形成大陰極小陽(yáng)極的電化學(xué)腐蝕微電池，作為陽(yáng)極的金屬基體發(fā)生陽(yáng)極溶解，使裂紋前端具有非常大的溶解速率，加速疲勞裂紋擴(kuò)展。由于氧化膜包裹住了大部分金屬基體，裸露的金屬基體發(fā)生陽(yáng)極溶解只是集中在小范圍區(qū)域。但此時(shí)裸露的金屬基體會(huì)因?yàn)殛?yáng)極溶解過(guò)程產(chǎn)生的陽(yáng)極極化而鈍化，重新生成鈍化膜，位錯(cuò)因此繼續(xù)堆積。在交變應(yīng)力的繼續(xù)作用下，鈍化膜再次破裂露出金屬基體，形成大陰極小陽(yáng)級(jí)的腐蝕原電池，加速金屬基體的溶解；以上過(guò)程如此反復(fù)交替，使腐蝕疲勞裂紋不斷向前擴(kuò)展。試驗(yàn)表明，裂紋擴(kuò)展速率與裂尖應(yīng)變速率成指數(shù)關(guān)系[14-15]

(2)

(3)

式中:D是與材料相關(guān)的常數(shù);f是載荷的頻率，單位是Hz;AR是載荷比R的函數(shù)，ΔK是載荷幅值，單位是MPa·m0.5。試驗(yàn)中D=68.3，AR取2.44×10-11，f(n)和參數(shù)n可以表述為[16]

f(n)=7.8×10-2(n)3.6

(4)

n=r-(0.7K+0.7Φc+0.14)

(5)

式中:K是溶液電導(dǎo)率，Φc是腐蝕電位(與溶解氧和溶解氫含量有關(guān))，試驗(yàn)中取出口電導(dǎo)率K=0.1 μS/cm，Φc= 0.2 V，由此得到n=0.7。

由于該模型適用溫度條件為沸水堆288 ℃，本試驗(yàn)是模擬壓水堆溫度325 ℃，因此模型需要在溫度上進(jìn)行修正。研究表明，溫度對(duì)裂紋擴(kuò)展速率的作用可以用熱激活能來(lái)修正，激活能的計(jì)算方法為[17-18]

(6)

式中：EAAE為熱激活能，單位是J/mol；R為摩爾氣體常數(shù)，8.31J/( K·mol)；T為溫度，單位是K；RCG為裂紋擴(kuò)展速率，單位是mm/s。對(duì)304不銹鋼材料，在300 ℃左右時(shí)，激活能EAAE=80 kJ/mol[17]。從288 ℃修正到325 ℃時(shí)，修正因子為2.9。

采用公式(2)對(duì)圖3中不同頻率的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可見(jiàn)：對(duì)于不同頻率下的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率，F(xiàn)ORD-ANDRESEN模型的擬合結(jié)果都與實(shí)際結(jié)果吻合較好，該模型能夠比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)材料在腐蝕環(huán)境中的疲勞裂紋擴(kuò)展速率。

圖6 FORD-ANDREESEN模型對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的擬合結(jié)果Fig. 6 FORD-ANDREESEN fatigue crack growth rates modeled with predictions of FORD-ANDRESEN model

2.3.2 Bechtel Bettis和PSI模型

美國(guó)Bechtel Bettis研究所[19]和瑞典PSI研究所[20]通過(guò)大量模擬壓水堆(PWR)工況下的腐蝕疲勞研究，總結(jié)出了壓水堆環(huán)境中304不銹鋼的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展經(jīng)驗(yàn)公式如下。

Bechtel Bettis模型:

(7)

PSI模型:

(8)

式中:da/dt的單位是mm/s。

這些經(jīng)驗(yàn)公式是基于大量數(shù)據(jù)擬合而來(lái)，其中空氣中的裂紋擴(kuò)展速率作為空白對(duì)照，水中的疲勞裂紋擴(kuò)展速率則包括了各種力學(xué)因素(R、f、ΔK)、環(huán)境因素(溶解氧含量、溶解氫含量、雜質(zhì)離子)、材料因素(冷變形、敏化)的影響，因而有一定的離散度。

采用上述兩個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)圖3中的腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)行擬合，結(jié)果如圖7所示。

圖7 Bechtel Bettis和PSI模型對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的擬合結(jié)果Fig. 7 Fitting results of corrosion fatigue crack growth rates modeled with of Bechtel Bettis and PSI model

Bechtel Bettis模型曲線與實(shí)際疲勞裂紋擴(kuò)展速率結(jié)果吻合較好，而PSI模型曲線則位于大部分試驗(yàn)結(jié)果的下方，低估了試驗(yàn)結(jié)果。

2.3.3 模型總結(jié)

FORD-ANDRESEN模型提出了定量計(jì)算公式，并與一些開(kāi)裂特點(diǎn)(如完全平直的表面裂紋形貌、沿裂紋擴(kuò)展方向上的裂紋俘獲等)相吻合，對(duì)于不同材料和腐蝕環(huán)境，可以通過(guò)模型中適當(dāng)參數(shù)的調(diào)整來(lái)達(dá)到吻合的結(jié)果，并且可以比較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和估計(jì)材料的裂紋擴(kuò)展速率，因而被廣泛認(rèn)可。但是，該模型也沒(méi)有考慮到門檻應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值和溫度對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展的影響。

Bechtel Bettis和PSI模型是通過(guò)擬合大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的經(jīng)驗(yàn)公式，該經(jīng)驗(yàn)公式比較直觀和簡(jiǎn)單，能夠清楚地辨識(shí)各種因素對(duì)腐蝕疲勞裂紋擴(kuò)展速率的影響。但無(wú)法定量描述各種因素對(duì)腐蝕疲勞作用的貢獻(xiàn)大小，也無(wú)法給出各種因素對(duì)腐蝕疲勞作用的機(jī)理和本質(zhì)。如果要得到比較準(zhǔn)確的擬合結(jié)果，需要大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐,并且擬合結(jié)果的離散度較大，重復(fù)性和可靠性不高，無(wú)法延伸到其他材料或者環(huán)境中的腐蝕疲勞結(jié)果。

2.4 斷口形貌

試驗(yàn)結(jié)束后，將試樣從厚度方向切為兩部分，一部分采用高頻率高載荷比的機(jī)械疲勞拉斷，在掃描電子顯微鏡下觀察試樣的疲勞斷口形貌(圖8)。

(a) 裂紋 (b) 二次裂紋圖8 試樣斷面的SEM照片(裂紋從下向上擴(kuò)展)Fig. 8 SEM fractography of specimens (crack growth direction from down to up): (a) cracks (b) secondary crack

由圖8可見(jiàn)：斷口顯示出明顯的疲勞輝紋，局部表現(xiàn)出的微塑性變形，并存在二次裂紋，疲勞斷口和二次裂紋均為穿晶型裂紋，并且二次裂紋方向與裂紋擴(kuò)展方向垂直。滑移溶解模型可以很好地解釋這種現(xiàn)象，由于高溫下位錯(cuò)滑移阻力降低，缺陷縫隙產(chǎn)生，金屬溶解的作用使得縫隙加深形成二次裂紋，二次裂紋更加容易形成。氧化物的存在使得缺陷處或者二次裂紋處與氧化膜形成小陽(yáng)級(jí)大陰極的腐蝕電池，形成電位差，從而加速金屬的溶解，使得二次裂紋加深。在外加循環(huán)載荷下，裂紋尖端產(chǎn)生滑移，裂紋尖端不斷張開(kāi)閉合，形成疲勞輝紋，疲勞輝紋間距與疲勞裂紋擴(kuò)展速率處于同一量級(jí)，這表明試樣每經(jīng)歷一次疲勞載荷循環(huán)，裂紋就向前擴(kuò)展一個(gè)輝紋間距，形成氧化后的疲勞輝紋。斷口表面氧化物較多，說(shuō)明高溫下材料的氧化作用大大增強(qiáng)，金屬原子的結(jié)合在氧的存在下被弱化，基體材料脆化，疲勞裂紋擴(kuò)展加快。

為了觀察裂紋在材料內(nèi)部的走向，將試樣截取一半打磨拋光，在10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))草酸溶液中電解侵蝕后觀察裂紋形貌，如圖9所示。從圖9(a)中可以看到:裂紋擴(kuò)展平直，并且與力的加載方向垂直。從圖9(b)中可以看到:在主裂紋附近存在穿晶的二次裂紋，裂紋尖端二次裂紋較多，并且裂紋尖端開(kāi)口較大，為圓弧形的開(kāi)口，而并非尖銳的開(kāi)口，這說(shuō)明裂紋尖端向前移動(dòng)的過(guò)程主要是金屬溶解的作用，而非純機(jī)械疲勞作用,這與滑移溶解模型相吻合。

(a) 裂紋 (b) 局部放大圖圖9 裂紋側(cè)面形貌光學(xué)照片(裂紋從左向右擴(kuò)展)Fig. 9 OM morphology of side cracks (crack growth direction from left to right): (a) crack (b) enlarged view

3 結(jié)論

(1) 在加載頻率f≤0.1 Hz時(shí)，腐蝕環(huán)境對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展有加速作用，并且隨著頻率和載荷的降低，這種加速作用越加明顯。在低頻率和低載荷時(shí)(f=0.000 39 Hz，ΔK=10.8 MPa·m0.5)，腐蝕加速作用約為1 000倍；而在高頻高載荷時(shí)(f=0.1 Hz，ΔK=21.6 MPa·m0.5)，腐蝕加速作用約為1.5倍。

(2) 當(dāng)前評(píng)價(jià)腐蝕疲勞行為的模型主要包括機(jī)理解釋模型和經(jīng)驗(yàn)公式模型兩種。FORD-ANDREESEN模型偏向于機(jī)理解釋，對(duì)腐蝕疲勞行為的解釋更加合理，模型與實(shí)際結(jié)果吻合較好，適用于多種材料和腐蝕環(huán)境，但缺少對(duì)腐蝕疲勞門檻值的解釋和溫度的影響；Bechtel Bettis和PSI的經(jīng)驗(yàn)公式模型是通過(guò)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合而來(lái)，但只能對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，并且偏差較大，無(wú)法反映出不同環(huán)境和載荷對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響。

(3) 疲勞斷口形貌和裂紋形貌表明:304L不銹鋼材料的腐蝕疲勞破壞主要是穿晶型裂紋，并伴有二次裂紋。裂紋尖端是圓弧形開(kāi)口而非尖銳裂紋，說(shuō)明裂紋擴(kuò)展的過(guò)程主要是金屬溶解的作用，而非純機(jī)械疲勞作用,這與滑移溶解模型相吻合。

致謝：感謝上海交通大學(xué)分析測(cè)試中心對(duì)本試驗(yàn)微觀分析的支持。

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