理化检验—物理分册

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理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 0-0.

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机械装备的失效分析(续前)第7讲电子光学分析技术

王荣

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 691-700. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710001

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对高速电子束入射到试样表面时产生的一系列电子和光子信号进行了介绍，对透射电子、背散射电子和二次电子的衍射机理和成像机理，以及利用特征X射线和俄歇电子进行元素成分的定性和定量分析原理进行了概述，对透射电子显微镜和扫描电子显微镜的结构、工作原理、工作特性、试样要求及制样过程等作了较详细的描述，重点讨论了X射线能谱仪、电子背散射衍射仪以及俄歇电子谱仪在机械装备构件深层次失效机理研究方面的作用。实际应用表明：电子光学分析技术在机械构件失效分析中的主要应用是可以从深层次（可达到原子级别）研究构件失效的本质，包括材料的晶体结构、组分、表面微观形貌及各种特性等。

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超声法制备均匀分布的亚微米级镓铟锡合金液态金属微球

张配同, 刘宜伟, 郭强, 刘钢, 李润伟

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 701-706. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710002

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采用超声法制备了镓铟锡合金（Galinstan）液态金属微球，研究了超声工艺参数对Galinstan微球粒径的影响规律，然后通过控制沉降时间进行多次沉降，得到了均匀分布的亚微米级Galinstan微球。结果表明：Galinstan微球粒径随着超声时间、功率的增加而减小，随着超声温度、溶剂表面张力的增加而增大，通过优化超声工艺参数，可以获得粒径小于2 μm的Galinstan微球；经过多次沉降去除沉降的大粒径微球，可以获得粒径分布范围为0.2~0.8 μm的Galinstan微球，大大提高了微球粒径分布均匀性。

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基于元素成分预测等轴组织TC4钛合金室温抗拉强度的模型

王飞, 周隐玉, 张超

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 707-711. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710003

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基于Jmatpro软件和固溶强化理论，对随机取样的样本数据进行归纳，建立了等轴组织TC4钛合金元素成分对于室温抗拉强度的预测模型，对比三次多项式拟合模型和交叉相互作用模型发现各元素之间的相互作用微弱，与Jmatpro软件计算结果相比，两种模型的预测精度均较高。验证试验结果表明：与TC4钛合金实测抗拉强度相比，两种模型的预测误差均小于10 MPa，且与Jmatpro软件计算的结果相吻合，说明所建立模型简单易用，具有实际应用价值。

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预制疲劳裂纹应力强度因子幅对超高强度钢断裂韧度的影响

刘晓菊, 刘许龙, 薛庆贺

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 712-716. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710004

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采用多试样法对D406A超高强度钢进行了准静态断裂韧度K_ⅠC试验，分析了不同应力强度因子幅预制疲劳裂纹对疲劳预裂纹扩展周期、疲劳预裂纹扩展速率、试样断口形貌以及最终断裂韧度试验结果的影响。结果表明：疲劳预裂纹扩展周期和扩展速率均与应力强度因子幅呈指数变化规律，断口上的疲劳裂纹间距及最终断裂韧度试验结果均随应力强度因子幅的增大而增大，在材料断裂韧度K_ⅠC的20%~30%选择最大应力强度因子进行K_ⅠC试验结果较为稳定。

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疲劳试验结果测量不确定度评定

冉学臣

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 717-719. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710005

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首先分析了疲劳试验结果测量不确定度的主要来源，然后采用不确定度传递律（GUM）评定方法，并结合旋转弯曲疲劳试验结果给出了成组法测定给定应力下疲劳寿命和升降法测定给定疲劳寿命下疲劳强度的测量不确定度的评定过程和结果。结果表明：可采用GUM法对旋转弯曲疲劳试验结果进行测量不确定度评定，成组法和升降法分别是确定疲劳寿命和疲劳强度的主要方法，该文介绍的评定方法对其他类型的疲劳试验结果的测量不确定度评定有一定的参考价值。

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碳化钨颗粒增强金属基复合涂层制备工艺研究及发展现状

巴发海, 李凯, 王飞, 张超

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 720-724. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710006

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综述了近年来国内外常用的碳化钨颗粒增强金属基复合涂层制备工艺的研究现状，包括真空熔覆、激光熔覆以及热喷涂等，着重介绍了不同工艺的特点以及所制备涂层性能的差异，并对未来的发展方向进行了展望。分析表明：碳化钨颗粒增强金属基复合涂层可以提高工件表面的硬度，改善工件的耐磨和耐蚀性能；不同的制备工艺对最终产品的性能有较大的影响，采用真空熔覆法制备的涂层在涂层结合强度、均匀性等方面相比于激光熔覆、热喷涂等方法制备的具有较大优势；对传统工艺如激光熔覆、热喷涂等的升级与改造也是一个值得关注的方向。

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汽车发动机高压油管常见失效形式分析

蒋雅雅, 冯继军

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 725-730,736. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710007

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结合一些典型工程失效案例，介绍了汽车发动机高压油管常见的失效形式，分析了引起各种失效形式的可能原因，并提出了相应的预防改进措施。结果表明：汽车发动机高压油管服役过程中的失效形式基本上都是高周疲劳开裂引起穿孔进而导致漏油，而高压油管在其原材料质量控制、制造、装配、使用中的任何一个环节的不当，都可能会造成其疲劳开裂失效。

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超(超)临界锅炉高温受热面氧化皮产生与剥落的影响因素及防护措施

魏力民, 刘超, 程义, 谭舒平

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 731-736. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710008

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综合阐述了超（超）临界锅炉高温受热面奥氏体不锈钢管蒸汽侧氧化皮产生与剥落的机理，重点分析了奥氏体不锈钢氧化皮产生与剥落的影响因素，指出影响因素主要有铬含量、晶粒度、蒸汽参数、蒸汽中氧含量、机组运行时间等，并在防止氧化皮产生与剥落方面提出了几点建议，为锅炉设计及运行方面提供参考。

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金属材料检测实验室认可申请不符合案例分析

郭淼, 刘丽东, 刘佳, 潘锋, 朱晓宇

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 737-739. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710009

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通过对我国2016年特种设备、建工建材、交通运输等行业的金属材料检测实验室在申请认可的过程中出现的不受理情况进行分析归纳，总结出了常见的不受理原因，探讨了实验室的质量管理现状，并有针对性地提出了实验室认可申请需要重点关注的问题以及需要采取的相关措施。结果表明：常见的不予受理原因涉及人员、质量管理体系、能力验证、内部审核和管理评审、检测经历、诚信问题、行政处理等方面，其中出现频率最高的是人员问题和质量管理体系问题；这些是当前金属材料检测实验室质量体系建立、发展和管理中需要重点关注的问题。

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液氨储存罐304不锈钢法兰连接螺栓断裂失效分析

史宝良, 李岩, 张腾飞, 江克洪, 欧阳薇

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 740-745,749. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710010

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某火电厂液氨储存罐上方气氨出口气动阀上的304不锈钢法兰连接螺栓在服役过程中发生断裂，采用金相显微镜、扫描电镜、显微硬度计、拉伸试验机等设备，从显微组织、断口、硬度、拉伸性能等方面分析了该304不锈钢螺栓断裂失效的原因。结果表明：螺栓失效模式为应力腐蚀开裂；螺栓材料成分不合格（高碳、低铬），导致合金的耐蚀性能大幅降低，晶间应力腐蚀倾向增加；螺栓服役环境为紧邻海岸的海洋大气，空气中氯离子含量较高，螺栓在服役过程中表面易于发生腐蚀，在预紧力、气氨出口气动阀工作过程中产生的拉应力和氯离子的共同作用下裂纹快速沿晶扩展，直至断裂失效；此外，螺栓内部存在较多铸造缺陷，会显著降低合金的力学性能，在发生腐蚀破坏的情况下，使螺栓出现过早断裂失效。

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60Si2MnA钢弹簧压力试验断裂原因分析

王俊霖, 韩荣东, 欧阳珉路, 熊飞, 王志奋

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 746-749. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710011

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某60Si2MnA钢弹簧在压力试验过程中发生断裂失效，采用断口宏微观分析、扫描电镜及能谱分析、金相分析等方法对其断裂原因进行了分析。结果表明：弹簧表面存在较多的酸洗腐蚀坑，在压力试验过程中成为应力集中点，于腐蚀坑底萌生微裂纹，微裂纹不断扩展最终导致弹簧断裂失效。最后根据弹簧断裂原因提出了改进建议。

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Nitronic 50不锈钢低温冲击韧性大幅降低原因分析

孙德文, 陈万华, 祝长江, 牟志超

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 750-753. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710012

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针对低温风洞运动机构用Nitronic 50奥氏体不锈钢在复检中出现低温冲击吸收能量显著偏低的现象，对该批次不锈钢和参考样品分别取样，进行了化学成分、金相、扫描电镜以及能谱等分析。结果表明：该批次Nitronic 50不锈钢中存在大量短棒状的AlN脆性夹杂物，是导致其低温冲击韧性大幅度降低的主要原因；材料晶粒尺寸偏大且存在混晶现象也降低了其冲击韧性。

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电流互感器铝合金法兰开裂失效分析

夏晓健, 张孔林, 林德源

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 754-756,760. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710013

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某福建沿海地区用于电流互感器的铝合金法兰发生多处开裂，采用宏观检验、化学成分分析、金相分析、扫描电镜以及能谱分析等方法对该法兰开裂原因进行了分析。结果表明：法兰开裂均起始于螺栓孔处，为在腐蚀介质和应力共同作用下发生的应力腐蚀开裂；法兰螺栓扭紧力高、服役环境氯离子含量高以及法兰所用铝合金材料应力腐蚀开裂敏感性高等是造成该法兰开裂的主要原因。最后针对法兰开裂原因提出了预防措施。

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某电厂水冷壁管断裂失效分析

王兆民, 程义

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 757-760. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710014

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通过宏观检验、化学成分分析、力学性能试验、金相检验、扫描电镜断口分析等方法，分析了某电厂水冷壁管断裂失效的原因。结果表明：该水冷壁管断裂是由疲劳裂纹扩展造成的，裂纹起源于水冷壁管与鳍片焊接的焊缝未熔合缺陷处，裂纹沿水冷壁管的向火侧与背火侧同时扩展，最终造成水冷壁管垂直于钢管轴向发生横向断裂；焊缝硬度偏高并且存在未熔合焊接缺陷是造成该次断裂失效的内因，电厂启停炉及负荷波动过于频繁是造成该次断裂失效的外因。

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CT机X射线防护箱体裂纹成因分析

高金柱, 盖秀颖

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 761-764. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710015

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某CT机X射线防护箱体在安装过程中发现裂纹，为了找出裂纹产生的原因，利用体视显微镜、直读光谱仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等仪器对箱体的断口形貌、化学成分和显微组织等进行了观察和分析。结果表明：该X射线防护箱体上的裂纹是在铸造后、热处理之前或热处理过程中产生的，裂纹的产生与该部位存在较严重的疏松缺陷和较发达的枝晶组织有关，这不仅降低了箱体材料的强度和韧性，而且增加了材料内部的残余应力。

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锅炉旋风分离器进口受热面管爆裂原因分析

戈浩, 金南辉, 刘杰, 赵立

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 765-767. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710016

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通过宏观分析、化学成分分析、力学性能试验、金相检验、断口扫描电镜分析等方法对某锅炉旋风分离器进口受热面管爆裂原因进行了分析。结果表明：该锅炉受热面管爆裂是由长时间超温运行导致的蠕变开裂造成的。最后根据爆管原因提出了预防措施。

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法兰密封螺栓断裂失效分析

韩克甲, 曹颖, 赵晓辉

理化检验—物理分册. 2017, 53(10): 768-770. https://doi.org/10.11973/lhjy-wl201710017

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通过宏观检验、化学成分分析、拉伸试验、硬度试验、金相检验、断口分析等方法对某批20Cr13钢法兰密封螺栓断裂失效原因进行了分析。结果表明：由于淬火加热温度偏低造成该法兰密封螺栓显微组织中存在大量颗粒状碳化物，部分区域还存在大量带状未溶铁素体，致使该处产生应力集中，并造成螺栓的强度偏低、硬度分散度大，组织存在严重的不均匀性，当螺栓承受正常的工作载荷时，就会在应力集中的法兰密封螺栓螺纹根部沿着铁素体带产生裂纹并疲劳扩展，最终导致螺栓断裂失效。

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2017年, 第53卷, 第10期　
刊出日期：2017-10-08

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