钛合金深潜器载人舱疲劳寿命预报方法研究进展

对钛合金载人舱的结构形式、材料特性、载荷历程进行了描述,重点介绍了考虑载荷循环和保载特性下的Ti-6Al-4V ELI合金蠕变-疲劳寿命预报模型的研究进展,以及基于这些模型的可靠性评估方法,为提出一个合理的钛合金球壳剩余极限强度随时间的衰减规律的分析方法奠定基础。     

IN792LC单晶高温合金长期热暴露下的蠕变性能退化

研究了800℃条件下最长时间达到3 000 h的长期热暴露对IN792LC单晶高温合金显微组织演变及蠕变行为的影响。结果表明：长时间热暴露后,γ′相球化生长均匀分散在γ基体内,γ′相的粗化行为符合Lifshitz-Slyozov-Wagner(LSW)模型。热暴露后一些不连续碳化物在γ/γ′共晶组织周围析出,但无拓扑密排相(TCP)生成。对长期热暴露后的合金进行了760℃/662 MPa下蠕变断裂寿命测试,随着热暴露时间延长,由于组织退化,合金蠕变寿命降低,而断裂伸长率不断提高。当热暴露达到3 000 h时,合金蠕变断裂寿命降低81.1%。合金蠕变寿命的减少主要由γ′相粗化、碳化物的退化以及柯肯达尔孔洞增大导致。分析发现在热暴露后共晶相周围MC碳化物分解形成的M₂₃C₆碳化物,空位在碳化物处塌陷聚集成微孔,加速了裂纹的萌生与拓展。此外,由于热暴露后合金蠕变过程中的位错网络被破坏,位错切入γ′相运动,从而进一步降低蠕变断裂寿命。研究结果为IN792LC单晶高温合金近服役温度条件下使用寿命预测提供了参考。     

一种含4%Ru新型镍基单晶高温合金蠕变性能的研究

采用d电子理论(Md法)和电子空穴(Nv法)的合金设计方法,利用定向凝固技术制备一种含大量W、Mo难溶元素,含4%Ru的镍基单晶高温合金,并对其进行高温蠕变性能测试及组织形貌观察。结果表明,合金经完全热处理后,γ'相以共格方式镶嵌在γ基体中,尺寸约为0.4μm,可以看到合金无TCP相(拓扑密排相)析出。在137MPa、1020℃条件下,其蠕变寿命为315h,较DD403高温合金蠕变寿命提高31.8%,蠕变伸长量提高13.0%。合金在高温蠕变期间γ'相形成筏状结构,随蠕变进行,筏状结构扭曲并发生断裂,直至形成宏观裂纹,最终导致试件断裂,这是镍基单晶高温合金的断裂机制。     

稀土元素对一种镍基合金蠕变断裂的影响

在一种Ni80Cr20Ti型镍基合金中,加入了不同量的混合稀土金属(0.0073～0.13％)。在700℃进行的蠕变(直到断裂)实验结果表明,稀土元素对断裂寿命无显著的影响,但提高了断裂延伸率。断口观察指出,稀土元素使断裂类型由晶间型向穿晶型转变。这说明蠕变断裂延伸率的提高,与稀土元素改善了晶界塑性有关。     

不同热处理制度对Ti5Al4Mo4Cr2Sn2ZrNb合金抗蠕变裂纹扩展的影响

本文选用三种不同的热处理制度,借助于先进的直流电位法对Ti5Al4Mo4Cr2Sn2ZrNb合金进行抗蠕变裂纹扩展性能的研究,结果表明,二次固溶+时效处理者最佳,合金抗蠕变裂纹扩展的能力最强,抗蠕变断裂应力强度因子klc也最高,蠕变断裂寿命最长,B处理的合金其性能最差,退火处理者介于二者之间。     

热处理工艺对GH4169合金蠕变性能的影响

通过蠕变性能测试和组织观察,研究了不同热处理工艺对GH4169合金蠕变性能的影响。结果表明:经过标准热处理之后,热连轧合金较径锻合金析出的δ相更少,蠕变性能更好。直接时效热处理后的热连轧合金几乎不析出δ相,其蠕变寿命接近于标准热处理径锻合金的两倍。径锻合金蠕变过程产生穿晶断裂,而热连轧合金蠕变过程产生沿晶断裂。     

以热激活为基础的蠕变曲线本构方程

以蠕变过程中的热激活这一微观机理为基础，建立了蠕变曲线分析方程。利用该方程对铁基高温合金ＧＨ１３２的蠕变曲线进行分析并由此外推蠕变断裂寿命。结果表明，用该方程预测材料的蠕变性能具有实验周期短、试样数量少、外推结果稳定等优点。     

P92钢的蠕变损伤容许量系数及蠕变断裂机理

利用P92钢在595、610、640、670℃的高应力试验条件下的蠕变试验数据,得出其Norton应力指数,依据Norton应力指数的大小判定其蠕变机理为位错蠕变。同时结合1种新的蠕变变形及断裂模型,引入将蠕变损伤看作1个内在的阶段变量的蠕变损伤容许量系数,根据蠕变损伤容许量λ=2.94,判断其蠕变变形和断裂是位错运动控制的。微观组织的观察也表明,蠕变后的试样中位错密度大大降低,高密度位错是P92钢持久强度高的原因,伴随着位错密度的下降,P92钢持久强度降低直至断裂。     

平均载荷及载荷幅值对工业纯钛双轴保载疲劳行为影响

通过室温双轴保载疲劳试验，研究了不同平均载荷及载荷幅值对工业纯钛双轴保载疲劳行为的影响。结果表明，在相同保载时间下，平均应变及应变速率随着平均载荷和载荷幅值的升高而逐渐增大。当载荷幅值一定时，蠕变应变随着平均载荷的增大而增大，当平均载荷一定时，蠕变应变随着载荷幅值的增大反而减小。分析双轴棘轮与蠕变应变之间交互作用时，发现两者始终相互制约。断口分析表明，随着平均载荷和载荷幅值的增大，疲劳条带特征逐渐消失，韧窝及撕裂棱数量显著增加，断口呈现韧性失效特征。随着平均载荷或载荷幅值的增加，等效应变幅值增加，疲劳寿命逐渐降低。与平均载荷的影响相比，疲劳寿命对载荷幅值的变化更加敏感。分别利用最大主应变、最大剪应变、Mises等效应变、最大主应力及SWT模型进行双轴保载疲劳寿命预测，其中SWT模型预测精度最高。     

Mg对高温合金蠕变性能及蠕变裂纹扩展的影响

本文研究了Mg对无碳化物及第二相Ni-Cr合金的性能影响。结果表明,Mg对合金性能有显著影响。试验证明Mg在晶界产生偏聚,适量Mg使晶界能下降,晶界断裂能提高,从而减少裂纹形核率,降低裂纹扩展速率,提高合金持久和蠕变性能。 Mg对蠕变裂纹扩展也有明显影响。蠕变裂纹扩展可分为四个阶段。适量Mg延长蠕变裂纹扩展初始阶段,出现明显的加速阶段;降低裂纹扩展速率,延长蠕变裂纹扩展断裂寿命。适量Mg还使裂纹扩展转折点的C_t~*提高。试验得出了log da/dt-logC~*系曲线。     

温度对GH4169合金蠕变行为及机制的影响

在研究了温度对镍基高温合金GH4169蠕变行为及机制的影响基础之上,分析了其断口形貌和蠕变断裂机理。实验结果表明,随着蠕变温度的升高,GH4169合金的稳态蠕变速率逐渐升高,蠕变寿命显著降低,即该合金有极强的温度敏感性。蠕变过程中,γ″相长大聚集,并向δ相转变,随着蠕变温度的升高,γ″相向δ相转变速度加快,晶内的γ″相数量减少,δ相所占体积增加,尺寸增大,次生裂纹数量减少,尺寸减小。当蠕变温度为650 ℃时,断口中存在较多亮白色撕裂棱,韧窝尺寸大小不一,有少量析出物和碳化物;当温度提高到670 ℃时,韧窝尺寸减小,以浅韧窝为主,且出现解理面;当温度提高到690 ℃时,只存在少量韧窝,且δ相的数量显著增多,出现解理台阶,断裂方式为解理断裂或准解理断裂。      

磷对IN718和GH4133合金变形机理和持久性能的影响

磷提高GH4133和IN718合金的持久寿命.GH4133合金的蠕变机制为位错滑移,IN718合金的蠕变机制为孪晶形成.磷阻碍位错滑移,降低沿晶裂纹萌生和扩展的速度,因而延长GH4133合金的持久寿命.磷阻碍不全位错滑移,降低孪晶形成速度,因而阻碍沿晶裂纹萌生和扩展,延长IN718合金的持久寿命.磷促使IN718合金的蠕变孪晶沿不同方向形成.直接时效GH4133合金的晶界析出较少,缺少强化,易导致早期断裂.因而磷对IN718合金持久寿命的影响比对GH4133合金的影响更加强烈.     

超超临界火电机组用T23钢的高温蠕变断裂行为

 通过研究和分析超超临界火电机组用T23钢持久试样的断口形貌及其在600℃高温蠕变过程中的组织演变,探讨了不同应力水平下T23钢的蠕变断裂机制。研究结果表明,T23钢在高应力条件下的蠕变断裂机制类似于常温下典型的韧性断裂,蠕变空洞主要形核于晶内的夹杂物处;而在低应力条件下的蠕变断裂机制表现为脆性沿晶断裂,蠕变空洞则主要形核于晶界第二相处。     

18CrNbTi铁素体不锈钢的高温疲劳性能

为了确定应力保载和气氛环境对18CrNbTi铁素体不锈钢高温疲劳性能的影响规律,在800℃及轴向拉-拉应力控制模式下研究了18CrNbTi铁素体不锈钢在氩气和模拟汽车尾气环境中且在最大拉应力处引入10s保载时间的高温疲劳行为,并与18CrNbTi不锈钢在大气环境中无保载时间的高温疲劳行为进行了对比。此外,利用扫描电子显微镜对高温疲劳断口形貌进行了观察与分析。结果表明,在大气环境中,18CrNbTi铁素体不锈钢的疲劳极限为25MPa;引入10s保载时间后,18CrNbTi不锈钢的疲劳抗力和疲劳寿命均显著降低;与在氩气环境中相比,18CrNbTi不锈钢在模拟汽车尾气环境中的疲劳抗力和疲劳寿命进一步降低。在不同实验条件下,疲劳裂纹均是以穿晶方式萌生并以穿晶方式扩展。     

GH871合金涡轮盘件的力学性能

对ＧＨ１３２的改型合金ＧＨ８７１涡轮盘件在接近使用条件下的力学性能进行了研究，结果表明，与ＧＨ１３２合金盘件相比较，ＧＨ８７１合金显著提高盘件拉伸强度，持久强度及疲劳蠕变交互作用条件下的断裂寿命，降低稳态蠕变速率，但持久塑性所下降，裂纹扩展速率较快。     

GH761涡轮盘650℃疲劳/蠕变交互作用下的裂纹扩展速率

试验了GH761涡轮盘在650℃疲劳／蠕变交互作用下的裂纹扩展速率，试验结果表明：GH761合金在650℃初始应力强度△K（K）=30MN/m^3/2，保载90s时，裂纹扩展率较快，曲线斜率变化不明显。     

奥氏体耐热钢低周疲劳性能研究进展

 为了进一步深入研究奥氏体耐热钢,介绍了奥氏体耐热钢低周疲劳性能方面的研究进展,对比了室温和高温下奥氏体耐热钢疲劳断裂特征。其中,间隙原子、应变、温度、层错能对奥氏体耐热钢疲劳性能影响较大;在高温疲劳-蠕变过程中,影响材料裂纹扩展和疲劳断裂的关键因素是温度和应力;在疲劳寿命预测方面,已建立了众多模型,但对一些新型材料会有一定偏差,需要建立适合的寿命预测模型。     

Astroloy合金弯曲晶界对蠕变断裂特性的影响——(一)断裂力学分析

本文从断裂力学角度,讨论了弯曲晶界对Astroloy合金蠕变断裂特性的影响。 通过的特殊热处理得到弯曲幅度大、普遍性好的弯曲晶界。弯曲晶界最重要的影响是它显著提高材料的持久塑性和蠕变裂纹生长抗力。 通过切口根处蠕变裂纹形成寿命试验分析方法,证明了蠕变J~*积分是控制切口(从而裂纹)场的有效参量。据此应用J~*参量控制的HRR奇异性与线性损伤模型相结合进行分析,导出蠕变裂纹扩展速率表达式,最后讨论了弯曲晶界的影响。     

309S耐热不锈钢蠕变行为及寿命预测

以工业化生产的309S奥氏体耐热不锈钢为研究对象,在不同温度和应力条件下进行单轴拉伸蠕变实验.结果表明:700℃/100 MPa蠕变断裂时间最长为480.13 h,蠕变曲线有明显的3个阶段;800℃/100 MPa蠕变断裂时间最短为4.61 h,蠕变曲线只有第3阶段,直至断裂.扫描电子显微镜(SEM)观察分析表明,蠕变...     

CLAM钢的高温蠕变行为

 为了保证CLAM钢在服役条件下的安全性,避免蠕变对设备造成破坏,对CLAM钢的蠕变行为进行了研究。首先,在高温持久蠕变试验机上对CLAM钢进行蠕变试验,绘制了蠕变曲线并讨论了CLAM钢在试验条件下的蠕变变形机制,结果表明,CLAM钢具有很强的温度敏感性,第二相粒子强化机制为主要蠕变机制;其次,采用双对数等温线外推法和Larson-Miller参数法对CLAM钢的蠕变寿命进行了预测,确定了两种蠕变寿命预测模型;最后,比较了两种蠕变寿命预测模型的精度,结果显示,Larson-Miller参数法的外推精度更高,更能反映实际情况。