變速箱體上端面立式攻絲專用機床設(shè)計（江蘇）
變速箱體上端面立式攻絲專用機床設(shè)計（江蘇）,變速,箱體,上端,立式,專用,機床,設(shè)計,江蘇
F82H鋼小號樣本的機械特性
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a Japan Atomic Energy Research Institute, Tokai-mura, Ibaraki-ken 319-1195, Japan
b National College of Technology, Hachinohe, Aomori-ken 039-1192, Japan
c Hokkaido University, Kita-ku, Sapporo 060-8628, Japan
Received 1 February 2005; received in revised form 12 August 2005; accepted 12 August 2005
Available online 24 January 2006
摘要：
小樣品測試技術(shù)(SSTT)已經(jīng)發(fā)展且用來調(diào)查核材料的機械特性。SSTT在測試反應(yīng)堆和基于加速器中子中被有效照射量的限制供應(yīng)控制且充滿粒子源頭。在這項研究中，新彎曲測試機器得到發(fā)展并獲得F82H鋼的預(yù)斷裂的t / 2-1/3CVN(Charpy V型槽口)的20毫米長的小彎曲樣品的破裂行為，且9毫米長的變形破裂袖珍的彎曲樣品(DFMB)和0.18DCT 類型的磁盤和斷裂行為在進行檢查。F82H鋼的試樣尺寸對DBTT的影響通過使用t / 2－CVN，1/3CVN和t / 2-1/3CVN被檢查，并且t / 2-1/3CVN 和1/3CVN的DBTT比t/2-CVN的DBTT要小。在F82H 標準方面的由于氦和位移損害的DBTT行為在大約、 50或100MeV氦離子在0.03 dpa也被小鉆床測量進行測試。
? 2005 Elsevier B.V. 。版權(quán)所有。
關(guān)鍵字：斷裂韌度；輻射效應(yīng)；低的活化材料；柔軟-脆弱過渡；實驗技術(shù)
1. 介紹
小樣品測試技術(shù)(SSTT)已經(jīng)被發(fā)展并研究核材料的機械特性。在測試反應(yīng)堆和基于加速的中子和電荷離子源[1–5]，小樣品測試技術(shù)被有效輻射量的限制供應(yīng)推動。在小樣品斷裂測試技術(shù)中，最近努力尋求Odette et al.提出的主要的彎曲變形方法結(jié)構(gòu)的Bcc合金，如現(xiàn)在被首選為熔接反應(yīng)堆的以鐵酸鹽為主要成分/馬氏永磁體[6,7]。主要的彎曲變形描述了在測量零部件分裂開始堅韌的完整評價時的一顯著擴展和新近發(fā)展的修改。在利用小樣品獲得有意義和有用的斷裂韌度信息上的成功導致了一種在更大程度上降低斷裂的大小。多種實驗已經(jīng)被設(shè)計來分析現(xiàn)有的小量樣品的機械性能的數(shù)據(jù)，如張力的、低的和高的周疲勞、斷裂韌度、疲勞的裂縫發(fā)展、加壓管、鋸齒狀和預(yù)斷裂沖擊樣品以及3毫米直徑磁盤。這些樣品和技術(shù)暫時作為在國際熔化材料熔接設(shè)備(IFMIF)的材料反應(yīng)證實的候選的材料，IFMIF是一基于D-Li的概念設(shè)計的高能中子源[8]。
在這研究里，我們檢查使用三種0.18DCT（磁壓力）樣品的、預(yù)斷裂t/2-1/3CVN(Charpy V槽口) 的F82H鋼的斷裂韌度，將其表示為t/2-1/3PCCVN，它有20mm長、9mm長的變形且斷裂袖珍彎曲樣品。0.18DCT 和1/3CVN 樣品最近用于在降低活化作用的以鐵酸鹽為主要成分(RAF)的鋼的中子輻照研究的標準斷裂樣品。但是，0.18DCT 和1/3CVN 樣品的體積在象IFMIF那樣的照射設(shè)備的空間內(nèi)不比此情況下小。降低樣品體積對照射性能來說是很重要的。熔接反應(yīng)堆的覆蓋結(jié)構(gòu)由不同厚度的RAF鋼板和鋼管組成，而且我們應(yīng)該檢查試樣尺寸在斷裂韌度的特性上的依賴性。t / 2 CVN 樣品降低了1/3CVN樣品寬度的一半，而且DFMB樣品降低了1/3CVN的寬度和長度的一半。
一個新的彎曲測試機器已經(jīng)生產(chǎn)并獲得t / 2-1/3PCCVN和DFMB的小彎曲樣品的斷裂行為。不同形狀的不同的類型的F82H鋼的斷裂行為已經(jīng)被檢查。在這項研究過程中使用的這類型樣品是0.18DCT，1/3CVN，t / 2-1/3CVN，t / 2-1/3PCCVN，DFMB和小鉆床(SP)樣品。這項研究的目的是： (1) 生產(chǎn)為DFMB和t / 2-1/3PCCVN的小樣品測試機器的斷裂韌度并且在RT中檢查標準F82H鋼的斷裂行為；( 2 ) 檢查標準F82H鋼的試樣尺寸對柔軟-脆弱轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)的影響。
2. DFMB、t/2-1/3PCCVN和0.18DCT樣品的制作
0.18DCT、t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品的疲勞預(yù)斷裂通過使用一臺Shimazu Lab-5u的疲勞試驗機器被引起。0.18DCT 樣品(直徑為12.5毫米，厚度為4.63毫米) 在T–L方向內(nèi)機械加工而成，因此裂紋擴展與滾方向平行。疲勞預(yù)斷裂在室溫下，裂縫長度與樣品寬度的比率(a/W)大約為0.46。隨后是對樣品厚度的10%的每邊上的孔型設(shè)計。0.18DCT 樣品的疲勞預(yù)斷裂范圍長度大約為1.3–1.4 mm。第一步的外加負載在40Hz下在108與1079N之間變化，而在下一步中在88和883N之間變化。在t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品里，預(yù)斷裂分別由帶有V槽口和U槽口的盤子形狀引起，盤子的大小是20mm×20mm的正方形，厚度為3.3毫米。在t / 2-1/3PCCVN里，V槽口的深度和角度分別是0.51毫米和。在DFMB樣品里，U槽口采用通過使用一個0.15毫米的剪鉗來降低槽口，且U槽口的深度和寬度是大約分別是0.5毫米和0.2毫米。為t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品準備的盤子負載在40赫茲下，在294和2942N之間變化。在預(yù)斷裂的程序之后，這個盤子被金屬絲切成大約1.7毫米厚的薄片。t / 2-1/3PCCVN和DFMB樣品預(yù)斷裂的長度大約分別是0.9毫米和0.3毫米。裂縫長度和樣品厚度的比率，a/W，對DFMB和t / 2-1/3PCCVN樣品來說，比值控制在0.40到0.45。在這項研究過程中的樣品的化學組成在表1給出。
3.斷裂韌度測試
3.1.DFMB和t/2-1/3PCCVN的斷裂韌度測試
圖1顯示了新的彎曲測試機器,它是人造的用來獲得20mm 長的t/2-1/3PCCVN (W: 3.3 mm,H: 1.65 mm)和9mm長的DFMB(W: 1.65 mm, H: 1.65 mm)的非常小彎曲樣品的斷裂行為的。溫度可以被高壓和電暖器的液體氮的蒸汽的數(shù)量控制，并且它可以從-196變到300 。溫度的變化在大約0.5之內(nèi)。圖2(a和b)分別顯示了設(shè)置在彎曲測試機器的活動場所上的DFMB和t/2-1/3PCCVN樣品。0.5毫米距離的刻度被確定在樣品背面的裝置上。在樣品活動場所的樣品位置的調(diào)節(jié)由一個小的千分尺控制，且被固定在機器上。
測壓元件位置可以通過使用一個線性計量器(Mitutoyo，LGF sereies)來測量，而且它被位置的反饋控制系統(tǒng)控制著。線性計量器位置的精確度是±0.5。在帶刻度的樣品臺上的樣品位置可以用一個小的工具來調(diào)整。十字架形狀的頭逐漸下降到V槽口樣品的中心。樣品的位移在如圖1（b）中所示的確定在室里的視口中用一個光探針(Keyence，LS-7030T)正確地測量，樣品位移的精度為±0.15。
圖3(a和b)分別是在20 下，DFMB和t/2-1/3PCCVN的F82H樣品的負載位移曲線。0.1毫米/分的十字架型頭是在卸載依從方法下選擇的。緊湊和3點彎曲樣品的斷裂韌度測試在ASTM E 813–89和E 1820–99a的指導下執(zhí)行。在RT下，DFMB和t / 2PCCVN的斷裂韌度大約分別為170和230MPa。這些值比第3.2 部分描述的0.18DCT樣品的值小。
Fig. 3. Load and displacement curves obtained from: (a) DFMB and(b) pre-cracked t/2-1/3CVN specimens of F82H-std (low N).
3.2. 0.18DCT的斷裂韌度測試
圖4顯示了DCT測試機器，它是人造的用來獲得0.18DCT樣品的斷裂行為的。圖4(c)顯示了放在側(cè)面的F82H標準鋼的圓盤壓坯試樣的計量器。斷裂韌度測試可以在溫度范圍為從-180到300進行，和溫度被LN2蒸汽或電暖器系統(tǒng)控制。張力、夾子標準尺位移、十字架型頭的位移和溫度在測試中測量并且記錄。對夾子標準尺位移曲線的負載如圖5所示。在卸載依從方法下，十字架型頭的位移速度為0.2 mm/min。F82H標準(低的N)的斷裂韌度在RT下大約是330MPa。這個值與以前的研究[9]非常相似
4. 小的穿孔器測試
小型鉆床(SP)測試機器是在一個JMTR熱實驗室的熱室內(nèi)生產(chǎn)的[10]。SP測試機器由一個負荷控制器、能裝12個樣品的轉(zhuǎn)車臺、一個真空室和一個爐膛組成。樣品座由上面和下面的固定器、一臺鉆床和一個1毫米直徑的鋼球組成。鋼球和鉆床用鉆床桿擠著。SP機器的最大負荷和鉆床桿的直徑分別為5 kN 和8毫米。鉆床的速度為0.5毫米/分。SP能量從負載繞度曲線到斷裂載荷算起。
在這項研究中，厚度為0.3mm 磁盤的F82H樣品被在日本原子能研究所的為先進輻射應(yīng)用的Takasaki離子加速器(TIARA)設(shè)備上的AVF回旋加速器在120下的100MeV粒子束從0.6mm的F82H金屬薄片照射。位移損耗大約是0.03 dpa，氦的停止范圍大約是1.25毫米的。在著個樣品中，所有的氦原子都穿過被照射樣品。在照射之后，SP試驗在日本材料測試反應(yīng)堆(JMTR)的原子核實驗室進行。SP能量被作為溫度的函數(shù)計算，如圖6所示。在這項研究里，由于位移嚴重損害的DBTT的變化 在此實驗中發(fā)生，且為2–3。在以前的50MeV照射實驗的研究里[11]， 替代損害在F82H鋼的位移損害也大約0.03dpa和氦離子的計劃范圍在能量減少的情況下為0毫米到0.4毫米，并且氦原子在大約100下均勻地灌輸?shù)胶穸葹?.3mm的樣品上，大約為85 appm灌輸?shù)?5 appm 的F82H鋼的DBTT改變大約為15[11]。在RT下測的F82H鋼的SP數(shù)據(jù)表2給出。在Kimura的相似回旋加速器氦灌輸實驗里，在JLM-1鋼[12]的情況下，由于120 appm的氦引起的DBTT的變化大約為20。在我們的以前的數(shù)據(jù)里，在F82H鋼里的DBTT的變化與氦濃度的比大約為0.18 appm He，在JLM-1鋼[12]的情況下Kimura數(shù)據(jù)的比為0.220.18appm He。這兩個在不同的馬氏永磁體氦對DBTT的影響的數(shù)據(jù)非常相似。使用1/3CVN標準由SP數(shù)據(jù)和1/3CVN數(shù)據(jù)的關(guān)系來決定的DBTT[13]，在F82H鋼里的我們的以前的SP實驗獲得的DBTT可能被修改為37.5 。在0.03 dpa下，由位移損害引起的DBTT的變化可以被從中子照射實驗[14]的其他數(shù)據(jù)計算，且其值估計大約為5。在F82H鋼的實驗里，0.03 dpa的由于位移損害的DBTT的改變值為6，且通過這項研究獲得的值與其它研究的結(jié)果非常接近。因此，在1/3CVN中，由于85 appm的氦生產(chǎn)的DBTT的變化可能大約為32。現(xiàn)在的研究可以得到同樣的結(jié)果。另一方面，在馬氏永磁體的摻雜硼或鎳的實驗 ，可以得到關(guān)于同位素實驗的由氦生產(chǎn)的DBTT的變化的同樣的結(jié)果。不過，硼或者鎳的參和物可能引起嚴重的輻射脆化。在這個實驗過程中，沒有像以前研究報告的那樣對DBTT的化學額外要素[16,17 ]、DBTT的變化[11]、照射淬水的增加[18,19 ]以及缺陷群[20,21 ]的影響。因此，斷定氦生產(chǎn)能影響DBTT的變化。
5.Charpy沖擊試驗
圖7顯示了使用20 ppm N (low N)的t/2-CVN、1/3CVN and t/2-1/3CVN樣品的作為溫度函數(shù)的樣品尺寸的Charpy沖擊能的依賴性。斷裂面前橫截面的上面架子能源是隨著樣品尺寸的減小而減小的。t / 2－CVN、1/3CVN和t / 2-1/3CVN的DBTT分別為?82, ?104 and ?140。眾所周知，DBTT與樣品(B)的寬度和樣品(b)槽口下面的韌帶長度有很大關(guān)系[22–25]。在反應(yīng)堆壓力容器鋼的全長和子長度樣品的DBTT的關(guān)系如下所示：
（1）
上式中，和分別為Charpy沖擊樣品的全長和子長度的過渡溫度[22]。在這項研究過程中的B和b的DBTT值在表3給出，且1/3CVN和t / 2-1/3CVN的DBTT按照式（1）的計算大約為130和-141。t / 2-1/3CVN的DBTT的估計值正好與在這研究內(nèi)的F82H鋼試驗數(shù)據(jù)一致，但是1/3CVN的DBTT估計值比目前試驗數(shù)據(jù)的值低。F82H鋼的DBTT比RPV鋼的低，且其它因素，如樣品的尺寸和密度可能與DBTT的大小相互關(guān)系有關(guān)。RAF鋼的全長和子長度樣品的DBTT的實驗相互關(guān)系還需進一步研究。
6. 摘要
(1) 新彎曲測試機器一直被發(fā)展并獲得F82H鋼的破裂行為t/2-1/3PCCVN的20毫米長的小彎曲樣品和9毫米長的DFMB和0.18DCT 類型的磁盤和斷裂行為在進行檢查。
(2) F82H鋼的試樣尺寸對DBTT的影響通過使用t / 2－CVN，1/3CVN和t / 2-1/3CVN被檢查， 并且t / 2-1/3CVN 和1/3CVN的DBTT比t/2-CVN的DBTT要小。
(3) 由于氦生產(chǎn)和位置損害，DBTT手段被小鉆床測試檢查。
致謝
作者想對日本原子能研究所的M. Ando和T. Sawai博士表達誠摯的感謝，感謝他們在Oarai JAERI的Oarai里幫助討論和參加JMTR和JMTR操作的原子核實驗室。
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