粉末冶金盘材料FGH95热机械疲劳寿命预测

分别用微裂纹扩展模型、Manson-Coffin方程和拉伸迟滞能模型（Ostergren）对粉末冶金盘材料FGH95合金的热机械疲劳寿命进行了预测。结果发现,Manson—Coffin方程、微裂纹扩展模型和拉伸迟滞能寿命预测模型都能较好的对FGH95合金的热机械疲劳寿命进行预测（分散带为2倍左右）。通过分散带和标准差的定量比较发现：对于同相位和-135。相位热机械疲劳,微裂纹扩展寿命预测模型的预测结果比拉伸迟滞能模型和Manson-Coffin方程的预测结果好;而对于反相位和同相位带保持时间的热机械疲劳,拉伸迟滞能寿命预测模型的预测结果比微裂纹扩展模型和Manson-Coffin方程的预测结果好。     

焊缝材料抗疲劳断裂的可靠性计算方法

以焊缝材料疲劳断裂前裂纹长度为输出参数,根据金属材料疲劳断裂的过程理论,利用可靠性技术中的漂移设计原理,对焊缝材料在一定循环次数下的失效率或给定不失效率的循环次数的可靠性计算方法进行了探讨.结合实例,对在给定循环次数和可靠度的条件下,对焊缝材料抗疲劳断裂强度进行了可靠性设计.     

DD6/FGH96线性摩擦焊接头组织及性能

文中针对航空发动机涡轮盘的典型材料DD6单晶和FGH96粉末合金材料,开展了异种材料线性摩擦焊工艺研究.研究了DD6/FGH96的可焊性,并对DD6/FGH96线性摩擦焊接头进行了组织观察和力学性能测试.结果表明,焊接后FGH96侧组织有明显变形区,而DD6侧组织变形不明显.两种材料焊缝区的γ'相均发生了溶解,而且尺寸也发生变化.拉伸测试结果表明,断裂均发生在DD6单晶侧,接头抗拉强度可与DD6单晶母材相当.     

AZ31B/TA15异种材料电阻点焊接头的疲劳寿命预测

对镁合金AZ31B/钛合金TA15异种材料电阻点焊拉剪接头进行了恒幅疲劳测试,并使用扫描电镜观察了疲劳断口特征.在实验中观察到,在不同的载荷水平下,试件有两种失效模式.在实验结果的基础上,对点焊试件建立有限元模型,分析了焊点附近的弹塑性应力应变.进而分别应用缺口应力法和局部应力应变法预测点焊接头的疲劳寿命,并与实验寿命...     

典型腐蚀损伤形态对结构材料性能的影响

铝合金结构中常见的腐蚀损伤形式有点蚀和剥蚀,以实验为基础,给出了点蚀及剥蚀对结构材料性能影响的理论模型,考察了这两种损伤形式对结构材料承载能力及寿命的影响,绘制出两种损伤形态对材料性能削弱程度影响的直观图表.最后利用AFBROW软件对点蚀和剥蚀损伤影响情况下结构材料的寿命进行了预测,预测精度较好.     

镍基粉末冶金FGH95高温合金的拉伸及低周疲劳性能研究

在420～650℃的温度范围内,研究了PM FGH95高温合金在应变率0.0001～0.01 s-1范围内的拉伸性能及在不同应力比R=-1及R=0下的低周疲劳性能.拉伸试验结果表明:在此温度范围内,应变率对弹性模量、拉伸屈服强度及塑性模量的影响可以忽略不计;并且应变率自0.0001 s-1增大至0.01 s-1时,弹性模量、拉伸屈服强度及塑性模量受温度的影响也不明显.PM FGH95合金受材料微结构的影响很大,材料含有的微缺陷对其力学性能有非常不利的影响.LCF试验结果表明:PM FGH95合金是循环硬化材料.当应力比R=-1时,温度对LCF寿命的影响很小;但在应力比R=0时,LCF寿命受温度的影响很大,且随着温度的增加材料的低周疲劳寿命减小.SEM断口扫描发现,断裂表面有很多的解理面,但没有疲劳条带,且此断裂模式下没有明显的塑性变形,所以FGH95合金的低周疲劳寿命几乎是由裂纹萌生阶段决定的.     

腐蚀条件下新型胶体密封剂对典型飞机结构材料疲劳性能影响

针对飞机结构密封防水问题,研制了一种新型胶体密封剂。采用加速模拟环境方法,考核验证了这种胶体密封防水新技术的腐蚀防护性及其对典型飞机结构材料疲劳性能的影响。试验结果表明,与常规环境下原始疲劳寿命相比,随加速腐蚀周期增加,典型飞机结构材料疲劳寿命大幅度降低,而涂敷新型胶体密封剂后其疲劳寿命没有明显变化。新型胶体密封剂具有良好的密封防水、防腐功能,能够有效地抑制或减缓水分、腐蚀性介质的侵入,明显提高了典型飞机结构材料的抗环境腐蚀品质,适用于解决飞机结构密封防水问题。     

热处理对DD6/FGH96线性摩擦焊接头组织及性能的影响

文中针对航空发动机涡轮盘的典型材料DD6单晶和FGH96粉末合金材料,开展了热处理对异种镍基合金线性摩擦焊接头组织和性能的影响研究. 结果表明,经过热处理后,DD6单晶侧组织中球形的γ′相发生了转变,转变为不规则的立方体形状. 力学测试结果表明,经过热处理后接头抗拉强度有一定提高,这与经过热处理后DD6单晶侧及接头过渡区组织转变有关.     

喷丸对DD6单晶合金表层状态及低周疲劳性能的影响

研究喷丸强化对单晶合金表面粗糙度、残余应力及梯度和组织形态等表层性能的影响,并通过低周疲劳性能实验评价喷丸参数的影响,结合表层性能和断口分析,探讨喷丸强化机理。结果表明:改进侧倾法适用于测试DD6单晶喷丸强化后的表面残余应力,极图法适用于测试喷丸强化残余应力梯度;经喷丸强化后,DD6单晶的低周缺口疲劳寿命明显提高,其中采用陶瓷丸、喷丸强度0.20 mmA试样的疲劳寿命最高,其平均寿命较原始试样提高6.5倍;随着喷丸强度提高,虽表面粗糙度增大,但DD6单晶残余压应力深度及表层位错密度增加,使其疲劳寿命延长。     

超温对DD6单晶高温合金组织及高周疲劳性能影响

为了研究超温对DD6单晶高温合金组织及高周疲劳性能的影响,对标准热处理的DD6合金进行1200℃/1 h、1200℃/50 MPa/1 h 2种条件高温短时热处理以模拟超温过程。采用SEM观察标准热处理、1200℃/1 h、1200℃/50 MPa/1h条件下的合金组织,在旋转弯曲疲劳试验机上测试了上述3种条件合金的高周疲劳性能。结果表明:1200℃/1 h的超温使DD6合金的γ'相尺寸稍微增大,立方化及均匀化程度明显降低,基体通道区域析出少量细小二次γ'相,γ/γ'相界面出现锯齿化现象;1200℃/50 MPa/1 h的超温使DD6合金γ'相尺寸增大,立方化及均化化程度明显降低,基体通道显著变宽,基体通道区域析出大量细小二次γ'相,γ'相产生了轻微的定向粗化;1200℃/1 h的超温使合金高周疲劳性能降低,1200℃/50 MPa/1 h的超温的合金高周疲劳性能与标准热处理合金的相当,合金800℃条件下的疲劳断口呈类解离断裂特征。     

NDE技术在FGH95粉末材料中的应用

采用超声无损评价技术即NDE技术,对不同的粉末实验件进行了超声检测研究。结果表明,粉末材料中的声速和声衰减是表征材料显微组织的两个重要超声波参量,其中声速与材料的致密性有关,声衰减与材料的晶粒度有关。     

Creep Properties and Deformation Mechanisms of a FGH95 Ni-based Superalloy

By means of full heat treatment, microstructure observation, lattice parameters determination, and the measurement of creep curves, an investigation has been conducted into the microstructure and creep mechanisms of FGH95 Ni-based superalloy. Results show that after the alloy is hot isostatically pressed, coarse γ′ phase discontinuously distributes along the previous particle boundaries. After solution treatment at high temperature and aging, the grain size has no obvious change, and the amount of coarse γ′ phase decreases, and a high volume fraction of fine γ′ phase dispersedly precipitates in the γ matrix. Moreover, the granular carbides are found to be precipitated along grain boundaries, which can hinder the grain boundaries’ sliding and enhance the creep resistance of the alloy. By x-ray diffraction analysis, it is indicated that the lattice misfit between the γ and γ′ phases decreases in the alloy after full heat treatment. In the ranges of experimental temperatures and applied stresses, the creep activation energy of the alloy is measured to be 630.4 kJ/mol. During creep, the deformation mechanisms of the alloy are that dislocations slip in the γ matrix or shear into the γ′ phase. Thereinto, the creep dislocations move over the γ′ phase by the Orowan mechanism, and the $ \left\langle { 1 10 } \right\rangle $ 〈 1 10 〉 super-dislocation shearing into the γ′ phase can be decomposed to form the configuration of (1/3) $ \left\langle { 1 12 } \right\rangle $ 〈 1 12 〉 super-Shockleys’ partials and the stacking fault.     

不同工艺对FGH95合金力学性能的影响

通过在零件上取小试样进行拉伸及拉-拉疲劳性能测试,分析研究热等静压+挤压+等温锻（EX）及直接热等静压（HIP）两种工艺在模拟服役条件下对FGH95合金力学性能的影响。结果表明,EX试样抗拉强度的稳定性高于HIP试样。从线性回归应力寿命（S-N）曲线中可以得到,在给定的循环载荷条件下,EX试样失效前承受的循环次数更多,分散性更小。断口断裂特征表明,EX工艺条件下合金以塑性断裂机制为主,而HIP工艺条件下以脆性断裂机制为主。     

热处理工艺对FGH95合金涡轮盘组织和性能的影响

研究了 3种热处理工艺对粉末合金FGH95涡轮盘组织和性能的影响 ,对合金组织、析出相、断口以及在 6 5 0℃条件下的力学性能进行了分析 ,结果表明 ,工艺 112 0℃× 1h炉冷 870℃× 1h空冷 6 5 0℃× 2 4h空冷比较适合FGH95合金涡轮盘的热处理     

DD6单晶高温合金低周疲劳断裂特征的研究

对DD6单晶高温合金在高温低周（980 ℃、760 ℃）及疲劳/蠕变交互作用的断裂特征进行了研究。结果表明：DD6单晶高温合金高温低周疲劳断口往往呈多源开裂特征,裂纹萌生于试样的表面或亚表面,疲劳裂纹在刚萌生时沿着一定的小平面进行扩展,扩展区主要由垂直于裂纹扩展方向的疲劳条带和河流花样组成,瞬断区为类解理台阶形貌,裂纹扩展初期断口基本与主应力方向垂直,随着疲劳裂纹的扩展,断口呈现与主应力约成45°的平面特征;低周疲劳/蠕变交互作用的断裂特征与相同应变条件下低周疲劳断口总体形貌相似,但也一些不同之处,如断口整体氧化严重、疲劳扩展区面积明显减小。     

激光冲击强化与喷丸强化对FGH97高温合金疲劳性能的影响

对FGH97粉末高温合金进行激光冲击强化和喷丸强化,利用X射线应力分析仪测定强化层的残余应力,测定650℃下旋转弯曲疲劳性能,利用SEM观察分析疲劳断口特征。 结果表明,2种表面强化方法都可以提高FGH97粉末高温合金的疲劳性能,但激光冲击强化试样比喷丸强化试样具有更深的残余压应力层和较好的表面粗糙度,且残余应力在高温疲劳载荷下的松弛较小,因此具有更好的强化效果;与未表面强化的试样相比,喷丸强化试样和激光冲击强化试样的疲劳裂纹源都出现在亚表面,而未强化试样的疲劳裂纹源则出现在表面。     

FGH95粉末冶金高温合金损伤与断裂特性研究

观察分析FGH95粉末冶金高温合金高周疲劳光滑试样断口,研究其断裂规律;并用断口定量的方法对试样断口的裂纹扩展特性进行分析,计算疲劳扩展第2阶段的疲劳扩展寿命,并分析裂纹扩展特性与断裂特征的内在关系.针对120个试样用统计归纳的方法研究总寿命Nf与断裂特征参数αc之间的关系.临界裂纹长度取常用对数后与试验寿命取常用对数后具有大致线性关系,数据点分布在大致平行的具有一定宽度的分散带内,通过拟合出平行带的上下边界方程,可以给出寿命预测的上下边界方程,可用临界裂纹长度估算FGH95粉末冶金高温合金的疲劳寿命.