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工大要聞
省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際腐蝕科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊上發(fā)表文章
來(lái)源：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
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2020-08-03

近日，省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和材料科學(xué)與工程學(xué)院曹睿教授團(tuán)隊(duì)的最新科研成果《The Oxidation Effect on the Cracking Behavior of a Co-based Alloy under Thermal shocks》在國(guó)際腐蝕科學(xué)領(lǐng)域TOP期刊Corrosion Science（影響因子6.479）在線(xiàn)發(fā)表。該研究工作是曹睿教授團(tuán)隊(duì)與美國(guó)田納西大學(xué)高雁飛教授和Peter K. Liaw教授、中國(guó)鋼研安泰科技股份有限公司車(chē)洪艷高工合作完成，第一作者是受蘭州理工大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生出國(guó)（境）學(xué)習(xí)交流基金資助出國(guó)聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生溫俊霞。

該論文從熱沖擊過(guò)程中疲勞裂紋的擴(kuò)展出發(fā)，對(duì)熱沖擊過(guò)程中的氧化行為進(jìn)行了詳細(xì)的分析，尤其是對(duì)氧化過(guò)程中產(chǎn)生的各種應(yīng)力進(jìn)行了分析和總結(jié)。文中首先指出熱沖擊過(guò)程中的氧化對(duì)疲勞裂紋的產(chǎn)生起著非常重要的作用，通過(guò)對(duì)熱沖擊條件和靜態(tài)氧化下的氧化皮厚度和內(nèi)氧化層深度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和對(duì)比分析，指出熱沖擊過(guò)程的氧化速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于靜態(tài)氧化。其次，文中對(duì)少數(shù)熱沖擊循環(huán)下的裂紋長(zhǎng)度進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，提出該鈷基高溫合金在低周熱沖擊循環(huán)下，裂紋擴(kuò)展速率符合經(jīng)典力學(xué)公式Paris’ Law。同時(shí)該論文對(duì)熱沖擊過(guò)程中熱應(yīng)力、氧化應(yīng)力和裂紋擴(kuò)展進(jìn)行了細(xì)致的分析，指出熱沖擊過(guò)程中氧化與裂紋互相影響，均被加速。生成氧化物化物時(shí)產(chǎn)生的體積變化、氧化物與基體熱膨脹系數(shù)(CTE)的不匹配、基體與內(nèi)部氧化物之間的溫度梯度，均會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力的產(chǎn)生。熱沖擊裂紋的產(chǎn)生跟這些應(yīng)力密切相關(guān)。文中參照Huntz公式對(duì)氧化物和氧化物對(duì)基體產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行了分析計(jì)算，認(rèn)為這些應(yīng)力在１GPa左右，會(huì)促進(jìn)熱沖擊裂紋的形核和擴(kuò)展。

該項(xiàng)工作得到了中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金和蘭州理工大學(xué)優(yōu)秀學(xué)生出國(guó)（境）學(xué)習(xí)交流基金、省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士研究生出國(guó)交流基金的支持。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.108828