变速箱体上端面立式攻丝专用机床设计【含CAD图纸+文档】
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F82H钢小号样本的机械特性, , a Japan Atomic Energy Research Institute, Tokai-mura, Ibaraki-ken 319-1195, Japanb National College of Technology, Hachinohe, Aomori-ken 039-1192, Japanc Hokkaido University, Kita-ku, Sapporo 060-8628, JapanReceived 1 February 2005; received in revised form 12 August 2005; accepted 12 August 2005Available online 24 January 2006摘要：小样品测试技术(SSTT)已经发展且用来调查核材料的机械特性。SSTT在测试反应堆和基于加速器中子中被有效照射量的限制供应控制且充满粒子源头。在这项研究中，新弯曲测试机器得到发展并获得F82H钢的预断裂的t / 2-1/3CVN(Charpy V型槽口)的20毫米长的小弯曲样品的破裂行为，且9毫米长的变形破裂袖珍的弯曲样品(DFMB)和0.18DCT 类型的磁盘和断裂行为在进行检查。F82H钢的试样尺寸对DBTT的影响通过使用t / 2CVN，1/3CVN和t / 2-1/3CVN被检查，并且t / 2-1/3CVN 和1/3CVN的DBTT比t/2-CVN的DBTT要小。在F82H 标准方面的由于氦和位移损害的DBTT行为在大约、 50或100MeV氦离子在0.03 dpa也被小钻床测量进行测试。 2005 Elsevier B.V. 。版权所有。关键字：断裂韧度；辐射效应；低的活化材料；柔软-脆弱过渡；实验技术1. 介绍小样品测试技术(SSTT)已经被发展并研究核材料的机械特性。在测试反应堆和基于加速的中子和电荷离子源15，小样品测试技术被有效辐射量的限制供应推动。在小样品断裂测试技术中，最近努力寻求Odette et al.提出的主要的弯曲变形方法结构的Bcc合金，如现在被首选为熔接反应堆的以铁酸盐为主要成分/马氏永磁体6,7。主要的弯曲变形描述了在测量零部件分裂开始坚韧的完整评价时的一显著扩展和新近发展的修改。在利用小样品获得有意义和有用的断裂韧度信息上的成功导致了一种在更大程度上降低断裂的大小。多种实验已经被设计来分析现有的小量样品的机械性能的数据，如张力的、低的和高的周疲劳、断裂韧度、疲劳的裂缝发展、加压管、锯齿状和预断裂冲击样品以及3毫米直径磁盘。这些样品和技术暂时作为在国际熔化材料熔接设备(IFMIF)的材料反应证实的候选的材料，IFMIF是一基于D-Li的概念设计的高能中子源8。在这研究里，我们检查使用三种0.18DCT（磁压力）样品的、预断裂t/2-1/3CVN(Charpy V槽口) 的F82H钢的断裂韧度，将其表示为t/2-1/3PCCVN，它有20mm长、9mm长的变形且断裂袖珍弯曲样品。0.18DCT 和1/3CVN 样品最近用于在降低活化作用的以铁酸盐为主要成分(RAF)的钢的中子辐照研究的标准断裂样品。但是，0.18DCT 和1/3CVN 样品的体积在象IFMIF那样的照射设备的空间内不比此情况下小。降低样品体积对照射性能来说是很重要的。熔接反应堆的覆盖结构由不同厚度的RAF钢板和钢管组成，而且我们应该检查试样尺寸在断裂韧度的特性上的依赖性。t / 2 CVN 样品降低了1/3CVN样品宽度的一半，而且DFMB样品降低了1/3CVN的宽度和长度的一半。一个新的弯曲测试机器已经生产并获得t / 2-1/3PCCVN和DFMB的小弯曲样品的断裂行为。不同形状的不同的类型的F82H钢的断裂行为已经被检查。在这项研究过程中使用的这类型样品是0.18DCT，1/3CVN，t / 2-1/3CVN，t / 2-1/3PCCVN，DFMB和小钻床(SP)样品。这项研究的目的是： (1) 生产为DFMB和t / 2-1/3PCCVN的小样品测试机器的断裂韧度并且在RT中检查标准F82H钢的断裂行为；( 2 ) 检查标准F82H钢的试样尺寸对柔软-脆弱转变温度(DBTT)的影响。 2. DFMB、t/2-1/3PCCVN和0.18DCT样品的制作0.18DCT、t / 2-1/3PCCVN和DFMB样品的疲劳预断裂通过使用一台Shimazu Lab-5u的疲劳试验机器被引起。0.18DCT 样品(直径为12.5毫米，厚度为4.63毫米) 在TL方向内机械加工而成，因此裂纹扩展与滚方向平行。疲劳预断裂在室温下，裂缝长度与样品宽度的比率(a/W)大约为0.46。随后是对样品厚度的10%的每边上的孔型设计。0.18DCT 样品的疲劳预断裂范围长度大约为1.31.4 mm。第一步的外加负载在40Hz下在108与1079N之间变化，而在下一步中在88和883N之间变化。在t / 2-1/3PCCVN和DFMB样品里，预断裂分别由带有V槽口和U槽口的盘子形状引起，盘子的大小是20mm20mm的正方形，厚度为3.3毫米。在t / 2-1/3PCCVN里，V槽口的深度和角度分别是0.51毫米和。在DFMB样品里，U槽口采用通过使用一个0.15毫米的剪钳来降低槽口，且U槽口的深度和宽度是大约分别是0.5毫米和0.2毫米。为t / 2-1/3PCCVN和DFMB样品准备的盘子负载在40赫兹下，在294和2942N之间变化。在预断裂的程序之后，这个盘子被金属丝切成大约1.7毫米厚的薄片。t / 2-1/3PCCVN和DFMB样品预断裂的长度大约分别是0.9毫米和0.3毫米。裂缝长度和样品厚度的比率，a/W，对DFMB和t / 2-1/3PCCVN样品来说，比值控制在0.40到0.45。在这项研究过程中的样品的化学组成在表1给出。 3.断裂韧度测试3.1.DFMB和t/2-1/3PCCVN的断裂韧度测试图1显示了新的弯曲测试机器,它是人造的用来获得20mm 长的t/2-1/3PCCVN (W: 3.3 mm,H: 1.65 mm)和9mm长的DFMB(W: 1.65 mm, H: 1.65 mm)的非常小弯曲样品的断裂行为的。温度可以被高压和电暖器的液体氮的蒸汽的数量控制，并且它可以从-196变到300 。温度的变化在大约0.5之内。图2(a和b)分别显示了设置在弯曲测试机器的活动场所上的DFMB和t/2-1/3PCCVN样品。0.5毫米距离的刻度被确定在样品背面的装置上。在样品活动场所的样品位置的调节由一个小的千分尺控制，且被固定在机器上。测压元件位置可以通过使用一个线性计量器(Mitutoyo，LGF sereies)来测量，而且它被位置的反馈控制系统控制着。线性计量器位置的精确度是0.5。在带刻度的样品台上的样品位置可以用一个小的工具来调整。十字架形状的头逐渐下降到V槽口样品的中心。样品的位移在如图1（b）中所示的确定在室里的视口中用一个光探针(Keyence，LS-7030T)正确地测量，样品位移的精度为0.15。图3(a和b)分别是在20 下，DFMB和t/2-1/3PCCVN的F82H样品的负载位移曲线。0.1毫米/分的十字架型头是在卸载依从方法下选择的。紧凑和3点弯曲样品的断裂韧度测试在ASTM E 81389和E 182099a的指导下执行。在RT下，DFMB和t / 2PCCVN的断裂韧度大约分别为170和230MPa。这些值比第3.2 部分描述的0.18DCT样品的值小。 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的断裂韧度测试图4显示了DCT测试机器，它是人造的用来获得0.18DCT样品的断裂行为的。图4(c)显示了放在侧面的F82H标准钢的圆盘压坯试样的计量器。断裂韧度测试可以在温度范围为从-180到300进行，和温度被LN2蒸汽或电暖器系统控制。张力、夹子标准尺位移、十字架型头的位移和温度在测试中测量并且记录。对夹子标准尺位移曲线的负载如图5所示。在卸载依从方法下，十字架型头的位移速度为0.2 mm/min。F82H标准(低的N)的断裂韧度在RT下大约是330MPa。这个值与以前的研究9非常相似4. 小的穿孔器测试小型钻床(SP)测试机器是在一个JMTR热实验室的热室内生产的10。SP测试机器由一个负荷控制器、能装12个样品的转车台、一个真空室和一个炉膛组成。样品座由上面和下面的固定器、一台钻床和一个1毫米直径的钢球组成。钢球和钻床用钻床杆挤着。SP机器的最大负荷和钻床杆的直径分别为5 kN 和8毫米。钻床的速度为0.5毫米/分。SP能量从负载绕度曲线到断裂载荷算起。在这项研究中，厚度为0.3mm 磁盘的F82H样品被在日本原子能研究所的为先进辐射应用的Takasaki离子加速器(TIARA)设备上的AVF回旋加速器在120下的100MeV粒子束从0.6mm的F82H金属薄片照射。位移损耗大约是0.03 dpa，氦的停止范围大约是1.25毫米的。在着个样品中，所有的氦原子都穿过被照射样品。在照射之后，SP试验在日本材料测试反应堆(JMTR)的原子核实验室进行。SP能量被作为温度的函数计算，如图6所示。在这项研究里，由于位移严重损害的DBTT的变化 在此实验中发生，且为23。在以前的50MeV照射实验的研究里11， 替代损害在F82H钢的位移损害也大约0.03dpa和氦离子的计划范围在能量减少的情况下为0毫米到0.4毫米，并且氦原子在大约100下均匀地灌输到厚度为0.3mm的样品上，大约为85 appm灌输到85 appm 的F82H钢的DBTT改变大约为1511。在RT下测的F82H钢的SP数据表2给出。在Kimura的相似回旋加速器氦灌输实验里，在JLM-1钢12的情况下，由于120 appm的氦引起的DBTT的变化大约为20。在我们的以前的数据里，在F82H钢里的DBTT的变化与氦浓度的比大约为0.18 appm He，在JLM-1钢12的情况下Kimura数据的比为0.220.18appm He。这两个在不同的马氏永磁体氦对DBTT的影响的数据非常相似。使用1/3CVN标准由SP数据和1/3CVN数据的关系来决定的DBTT13，在F82H钢里的我们的以前的SP实验获得的DBTT可能被修改为37.5 。在0.03 dpa下，由位移损害引起的DBTT的变化可以被从中子照射实验14的其他数据计算，且其值估计大约为5。在F82H钢的实验里，0.03 dpa的由于位移损害的DBTT的改变值为6，且通过这项研究获得的值与其它研究的结果非常接近。因此，在1/3CVN中，由于85 appm的氦生产的DBTT的变化可能大约为32。现在的研究可以得到同样的结果。另一方面，在马氏永磁体的掺杂硼或镍的实验 ，可以得到关于同位素实验的由氦生产的DBTT的变化的同样的结果。不过，硼或者镍的参和物可能引起严重的辐射脆化。在这个实验过程中，没有像以前研究报告的那样对DBTT的化学额外要素16,17 、DBTT的变化11、照射淬水的增加18,19 以及缺陷群20,21 的影响。因此，断定氦生产能影响DBTT的变化。5.Charpy冲击试验图7显示了使用20 ppm N (low N)的t/2-CVN、1/3CVN and t/2-1/3CVN样品的作为温度函数的样品尺寸的Charpy冲击能的依赖性。断裂面前横截面的上面架子能源是随着样品尺寸的减小而减小的。t / 2CVN、1/3CVN和t / 2-1/3CVN的DBTT分别为82, 104 and 140。众所周知，DBTT与样品(B)的宽度和样品(b)槽口下面的韧带长度有很大关系2225。在反应堆压力容器钢的全长和子长度样品的DBTT的关系如下所示： （1）上式中，和分别为Charpy冲击样品的全长和子长度的过渡温度22。在这项研究过程中的B和b的DBTT值在表3给出，且1/3CVN和t / 2-1/3CVN的DBTT按照式（1）的计算大约为130和-141。t / 2-1/3CVN的DBTT的估计值正好与在这研究内的F82H钢试验数据一致，但是1/3CVN的DBTT估计值比目前试验数据的值低。F82H钢的DBTT比RPV钢的低，且其它因素，如样品的尺寸和密度可能与DBTT的大小相互关系有关。RAF钢的全长和子长度样品的DBTT的实验相互关系还需进一步研究。 6. 摘要(1) 新弯曲测试机器一直被发展并获得F82H钢的破裂行为t/2-1/3PCCVN的20毫米长的小弯曲样品和9毫米长的DFMB和0.18DCT 类型的磁盘和断裂行为在进行检查。(2) F82H钢的试样尺寸对DBTT的影响通过使用t / 2CVN，1/3CVN和t / 2-1/3CVN被检查， 并且t / 2-1/3CVN 和1/3CVN的DBTT比t/2-CVN的DBTT要小。(3) 由于氦生产和位置损害，DBTT手段被小钻床测试检查。致谢作者想对日本原子能研究所的M. Ando和T. Sawai博士表达诚挚的感谢，感谢他们在Oarai JAERI的Oarai里帮助讨论和参加JMTR和JMTR操作的原子核实验室。参考文献1 W.R. Corwin, G.E. Lucas (Eds.), The Use of Small-Scale Specimens for Irradiated Testing, ASTM-STP-888, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1986.2 W.R. Corwin, G.E. Lucas (Eds.), Small Specimens Test Techniques,ASTM-STP-1328, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1998.3 M. Sokolov, G.E. Lucas, J. Landes, 4th Symposium on Small Specimen Test Techniques STM-STP-1418, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 2003.4 G.E. Lucas, The development of small specimen mechanical test techniques, J. Nucl. Mater. 117 (1983) 327339.5 P. Jung, A. Hishinuma, G.E. Lucas, H. Ullmaier, Recommendation of miniaturized techniques for mechanical testing of fusion materials in an intense neutron source, J. Nucl. Mater. 232(1996) 186205.6 R. Odette, K. Edsinger, G.E. Lucas, E. Donahue, in: W.R.Corwin, S.T. Rosinski, E. van Walle (Eds.), Small Specimens Test Techniques, ASTM-STP-1328, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, PA, 1998, pp. 298321.7 G.R. Odette,Acleavage toughness master curve model, J. Nucl. Mater. 283287 (2000) 120127.8 H. Matusi, IFMIF Status and Perspectives, Presented at ICFRM-10.9 G.E. Lucas, G.R. Odette, K. Edsinger,B.Wirth, J.W. Sheckherd,On the role of strain rate, size and notch acuity on toughness:a comparison of two martensitic stainless steels, ASTM STP 1270 (1996) 790814.10 T. Ishii,M.Ohmi, J. Saito,T. Hoshiya, N. Ooka, S. Jitsukawa,M. Eto, Development of a small specimen test machine to evaluate irradiation embrittlement of fusion reactor materials, J. Nucl.Mater. 283287 (2000) 10231027.11 E.Wakai, S. Jitsukawa, H. Tomita, K. Furuya, M. Sato, K. Oka, T. Tanaka, F. Takada, T. Yamamoto, Y. Kato, Y. Tayama, K. Shiba, S. Ohnuki, Radiation hardening and embrittlement due to He production in F82H steel irradiated at 250 C in JMTR,J. Nucl. Mater., in press.12 A.
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