省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室
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国家重点实验室在国际腐蚀科学领域TOP期刊Corrosion Science上发表文章

时间:2020-08-03

近日,省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室和材料科学与工程学院曹睿教授团队的最新科研成果《The Oxidation Effect on the Cracking Behavior of a Co-based Alloy under Thermal shocks》在国际腐蚀科学领域TOP期刊Corrosion Science(影响因子6.479)在线发表。该研究工作是曹睿教授团队与美国田纳西大学高雁飞教授和Peter K. Liaw教授、中国钢研安泰科技股份有限公司车洪艳高工合作完成,第一作者是受兰州理工大学优秀学生出国(境)学习交流基金资助出国联合培养的博士研究生温俊霞。

该论文从热冲击过程中疲劳裂纹的扩展出发,对热冲击过程中的氧化行为进行了详细的分析,尤其是对氧化过程中产生的各种应力进行了分析和总结。文中首先指出热冲击过程中的氧化对疲劳裂纹的产生起着非常重要的作用,通过对热冲击条件和静态氧化下的氧化皮厚度和内氧化层深度进行了统计和对比分析,指出热冲击过程的氧化速率远远高于静态氧化。其次,文中对少数热冲击循环下的裂纹长度进行了统计,提出该钴基高温合金在低周热冲击循环下,裂纹扩展速率符合经典力学公式Paris’ Law。同时该论文对热冲击过程中热应力、氧化应力和裂纹扩展进行了细致的分析,指出热冲击过程中氧化与裂纹互相影响,均被加速。生成氧化物化物时产生的体积变化、氧化物与基体热膨胀系数(CTE)的不匹配、基体与内部氧化物之间的温度梯度,均会导致应力的产生。热冲击裂纹的产生跟这些应力密切相关。文中参照Huntz公式对氧化物和氧化物对基体产生的应力进行了分析计算,认为这些应力在1GPa左右,会促进热冲击裂纹的形核和扩展。

该项工作得到了中国国家自然科学基金和兰州理工大学优秀学生出国(境)学习交流基金、省部共建国家重点实验室博士研究生出国交流基金的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108828

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