奥氏体不锈钢和镍基合金组成的核电关键焊接结构在核压力容器和管道高温水环境中以应力腐蚀破裂（SCC）为代表的环境致裂（EAC）是影响核电设备长期安全运行的关键问题之一。为保证核电站安全运营，有必要对高温高压水环境中核电关键焊接结构材料环境致裂机理进行深入研究。现已证明这种环境致裂是发生在裂尖区域（断裂过程区）力学作用下的电化学行为，由于以连续体力学为基础的断裂力学参量已不能很好地表达断裂过程区微观力学行为，用微观和纳观力学分析方法才有可能深入了解动态裂纹在腐蚀环境、材料和力学共同作用下的扩展行为。本课题在国家自然科学基金项目（50875207、11072191、51475362、11502195、51775427）、教育部博士点基金（20136121110001）的全额资助下，以及陕西省高水平大学建设项目的联合资助下，从2007年起，我们创建了"重要机械结构安全评价实验室"，采用理论、数值模拟和实验的方法对高温水中核电关键焊接结构材料环境致裂机理进行深入研究，建立了更为准确的核电结构材料环境致裂扩展速率定量预测模型，对我国核电关键材料与结构环境致裂研究的开展和在国际该研究领域获得一定的话语权具有重要的意义。主要成果体现在：

    1)高温水环境中核电焊接接头材料EAC扩展速率实验数据分析及裂尖微观力学表征参量选取研究方面

    根据EAC开裂过程重新确立了氧化膜破裂再生成模型，确定了分析裂尖力学氛围的主要力学参量，对氧化膜材料成分和性能进行了分析，并根据实测的EAC裂尖形貌和结构，将其分步简化为楔形裂尖和弧形裂尖模型，并以此为基础在微观尺度分析了裂尖形貌对裂尖力学氛围的影响，氧化膜破裂前后裂尖力学氛围的变化。

    2)残余应力和力学性能不均匀性交互作用下的焊接接头裂纹尖端局部应力应变场计算方法建立方面

    以核电站反应堆压力容器安全端异种金属焊接接头为对象，基于弹塑性扩展有限元分析和实验等手段建立了焊接接头力学不均匀场中由于裂纹扩展所造成的裂尖应力再分布分析方法，完成了核电一回路安全端焊接接头Alloy 182镍基合金、母材316L、304不锈钢、A508低合金钢以及热影响区中EAC裂尖局部应力场的影响因素分析，并建立一种简易实用的焊接接头残余应力场的分析预测方法。

    3)核电关键焊接接头EAC裂纹扩展历程和残余寿命预测方法建立方面

    以压水堆一回路接管-安全端的异种金属焊接接头为研究对象，建立了Alloy 182镍基合金-热影响区-316L不锈钢的焊接接头的简化模型，分别对不同材料参数失配和初始裂纹萌生于不同区域情况下SCC裂纹尖端蠕变前后的力学场进行了数值模拟计算，并着重分析了裂尖的蠕变特性，计算了以裂尖蠕变率为主导的裂纹扩展速率。

    本成果所提出的裂尖塑性应变率参量可以较准确地描述核电关键焊接结构材料环境致裂裂尖力学状况，所建立的预测方法，可初步预测复杂力学状态下的核电结构材料环境致裂裂纹扩展状况。

    长期以来，核电设备安全研究技术一直被西方工业国家所垄断，核电的关键技术和材料和设备还是以进口为主，开展核电关键设备安全评价研究已成为我国一个重大战略国策。2009年，受世界著名核电安全专家庄子哲雄邀请及委托，我们利用本课题部分研究成果对日本大阪核电站3号压水堆一回路出口焊接接头SCC进行了定量预测，得到了相关国际企业和专家的好评。

    本课题的部分成果发表在Transactions of the ASME-Journal of Pressure Vessel and Technology（美国机械工程学报-压力容器和技术）、ASTM International Journal of Testing and Evaluation（美国材料试验协会会刊）、Journal of Nuclear Materials（核材料）、Nuclear Engineering and Design（核工程与设计）、Corrosion Science（腐蚀科学）、Advances in Materials Science and Engineering、稀有金属材料与工程、材料工程，以及 ASME-2011 Pressure Vessels & Piping Division Conference（美国机械工程师学会压力容器年会）等国内外著名学术期刊和会议上发表论文80余篇，被SCI收录18次，EI收录47次，SCI论文引用200余次，特别是在美国巴尔的摩的美国机械工程师学会2011年压力容器年会上一次性宣读相关研究论文7篇，得到了许多国际同行专家的重视及好评。本课题还申报相关国家发明专利6项，实用新型专利15项。

    历年获奖情况：

[1]2012年西安科技大学科学技术一等奖；

[2]2013年陕西高等学校科学技术一等奖；

[3]2013年陕西省第十二届自然科学优秀学术论文一等奖；

[4]2014年西安市科学技术奖一等奖；

[5]2016年度陕西省优秀博士学位论文。