一种单晶高温合金的高温蠕变性能

在真空定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种镍基单晶高温合金,研究了合金在不同温度和应力下的高温蠕变性能,用扫描电镜和透射电镜研究了合金蠕变断裂组织。结果表明,在1 070~1 120℃温度范围内,120~140 MPa应力条件下,合金具有良好的蠕变性能和较高的承温能力。随着加载应力或者温度提高,合金的应变速率增大,蠕变寿命降低。合金在高温蠕变过程中形成了筏排组织,随着加载应力或者温度提高,筏排的厚度增加。不同条件的蠕变过程中都析出了少量的针状σ相,它主要含有Re、W、Mo等元素。高温下合金蠕变变形机制为位错绕过机制,在γ/γ′相界面形成了高密度的位错网。     

GH4098合金短时持久性能的研究

以固溶加时效处理后的GH4098合金板材为研究对象,测定其在不同温度(800~1000℃)、不同应力(90~680MPa)条件下的短时持久性能(持久断裂时间10 min~3 h),并对其显微组织和断裂特征进行表征。结果表明:GH4098合金在800~1000℃范围内持久断裂模式均为沿晶塑性断裂。随着温度的升高,GH4098合金短时持久性能逐渐降低,但在1000℃持久性能退化程度明显加剧。组织表征结果表明:GH4098合金晶粒尺寸并未随着温度的升高而变化,而高温下合金中γ’相体积分数的降低以及γ’相和晶界碳化物的粗化是合金短时持久性能显著退化的主要原因。同时,对冷却速度对合金显微组织的影响以及短时蠕变与传统蠕变的异同也进行了讨论。     

GH2036高温合金平板裂纹闭合效应及裂纹扩展模型

为探明GH2036高温合金的低循环疲劳裂纹扩展机理,对GH2036高温合金平板在550℃、不同应力比下的低循环疲劳裂纹扩展特性进行了试验研究,采用数字图像相关(DIC)方法确定了GH2036高温合金的张开应力强度因子。结果表明,温度550℃、应力比大于0.7时GH2036高温合金无裂纹闭合现象,在此基础上建立了以残余裂尖张开位移、应力比为参量的GH2036高温合金裂纹闭合模型。而后,断口的SEM分析表明:随着应力比的增加,裂纹扩展区由穿晶断裂向沿晶断裂转化。最后,基于GH2036高温合金的裂纹闭合模型,建立了GH2036高温合金平板的低循环疲劳裂纹扩展寿命预测方法,与试验数据吻合良好,验证了方法的准确性。     

用人工神经网络法预测镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命

根据大量镍基单晶高温合金在不同温度和应力下的蠕变断裂寿命数据，采用一种先进的人工神经网络方法建立运算模型，对合金在不同实验或运行条件下的蠕变断裂寿命进行了预测，并将测算结果与现有其它方法进行了比较．结果表明，所建网络能较准确预测第一、二、三代镍基单晶合金的蠕变断裂寿命．将正交试验分析与网络预测相结合，获得在982℃／250MPa下给定合金成分范围的各元素对其蠕变断裂寿命影响程度的排序．     

复杂温度循环对高温合金断裂寿命的影响

本文在改装的Bn-2持久试验机上较全面地研究了梯形波、正弦波及特定程序波等温度循环对航空发动机用镍基高温合金GH_(33)和铁基高温合金GH_(36)断裂寿命的影响。根据实验结果提出了:(1)在特定程序波温度循环下,预测断裂寿命的线性方程及(2)特定程序波温度循环下断裂时间,应力与脉冲温度幅值之间的关系式。预测的温度循环断裂寿命与实验结果符合较好。实验结果还指出:热应力对温度循环断裂寿命的影响不是主要因素,观查了不同温度循环下的断口形貌。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接接头的蠕变性能

研究了GH4169高温合金惯性摩擦焊接头的高温蠕变和持久性能,在595℃条件下,随着应力的增大,接头和母材在达到同一稳态蠕变速率ε时,接头承受的蠕变应力略小于母材;在断裂前,相对于母材,接头能承受更大的稳态蠕变速率.在650℃,承受较大应力水平时,GH4169惯性摩擦焊接头持久强度稍弱于母材,但差别很小;较低应力水平时,接头的持久强度则显著大于母材.     

涂盐热腐蚀环境中GH37合金的蠕变断裂

本文研究了镍基形变高温合金GH37涂10％NaCl+90％Na_2SO_4混合盐后的蠕变断裂行为,并与空气环境进行了比较.试验结果表明,在700—850℃,196—510MPa试验条件下,涂盐使合金的蠕变寿命和塑性大幅度降低,但最小蠕变速率几乎不受影响;涂盐试样的蠕变激活能和应力敏感指数都与空气中相当,这说明热腐蚀并不改变合金的蠕变机制;在温度较高、应力较低(800℃、265MPa)时,晶粒越细则涂盐试样的蠕变寿命下降越严重;但在温度较低、应力很高(700℃、510MPa)时,晶粒尺寸适中的涂盐试样蠕变寿命最长.涂盐环境下蠕变寿命的降低是由于合金晶界受到贫Cr和硫化损害所致,贫Cr引起晶界上碳化物分解而降低晶界抗剪切强度.贫Cr和硫化导致晶界裂纹易于萌生并加速其扩展.     

CREEP RUPTURE BEHAVIOUR OF SALT-COATED SUPERALLOY GH37 IN A HOT ENVIRONMENT

本文研究了镍基形变高温合金GH37涂10％NaCl+90％Na_2SO_4混合盐后的蠕变断裂行为,并与空气环境进行了比较.试验结果表明,在700—850℃,196—510MPa试验条件下,涂盐使合金的蠕变寿命和塑性大幅度降低,但最小蠕变速率几乎不受影响;涂盐试样的蠕变激活能和应力敏感指数都与空气中相当,这说明热腐蚀并不改变合金的蠕变机制;在温度较高、应力较低(800℃、265MPa)时,晶粒越细则涂盐试样的蠕变寿命下降越严重;但在温度较低、应力很高(700℃、510MPa)时,晶粒尺寸适中的涂盐试样蠕变寿命最长.涂盐环境下蠕变寿命的降低是由于合金晶界受到贫Cr和硫化损害所致,贫Cr引起晶界上碳化物分解而降低晶界抗剪切强度.贫Cr和硫化导致晶界裂纹易于萌生并加速其扩展.     

700～750℃GH2984合金的蠕变变形机制

研究铁镍基高温合金GH2984在700~750℃蠕变期间的显微组织演变及其对性能的影响。结果表明:在(700℃,300 MPa)蠕变条件下,合金持久寿命仅160 h,变形过程中晶界处的应力集中并促进裂纹的萌生与扩展是造成合金失效的主要原因。应力降至200 MPa时,晶粒旋转导致晶界处应力集中得到释放,抑制裂纹萌生并进而使合金持久寿命明显增长。然而,随着蠕变温度的增加,晶粒在变形过程中伴随出现动态再结晶。这一现象虽然使得合金持久塑性有所增加,但晶粒加工硬化程度较低造成合金持久寿命明显缩短。     

细晶处理对镍基合金疲劳蠕变交互作用行为的影响

本文研究了两种晶粒度的GH 698合金在700℃疲劳蠕变交互作用下的断裂寿命和形变行为.结果表明:在疲劳蠕变应力交互作用下的断裂寿命可以分成F,FC和C三个区.在FC及C区,交变应力的存在明显地阻碍蠕变形变过程,提高了断裂寿命.细晶处理后使这种阻碍作用加强,断裂寿命提高幅度变大.在大应力的疲劳区进行细晶处理,反而使合金寿命降低.