坡口形状对GH536焊接接头组织及力学性能的影响

为探讨不同坡口角度对GH536镍基高温合金焊接接头组织及性能的影响,研究了其焊缝中心及热影响区组织、硬度及疲劳裂纹扩展速率。结果表明:随着坡口角度的减小,焊缝尺寸变大,热影响区范围扩大,焊缝中心的组织发生改变,硬度逐渐提高;相同应力强度因子幅条件下,GH536高温合金大角度坡口焊接接头具有较高的疲劳裂纹扩展速率,但小角度坡口的焊接接头疲劳裂纹扩展速率增加相对较快;在设计GH536镍基高温合金焊接坡口时,要综合考虑焊缝开裂的难易程度及疲劳裂纹扩展速率。     

3种铸造镍基高温合金热疲劳行为研究

研究了3种铸造镍基高温合金在不同温度下的热疲劳行为,利用OM和SEM对合金的组织和热疲劳裂纹形貌进行了观察.结果表明:3种合金的热疲劳裂纹均萌生于V型缺口尖端处,应力诱导下氧化孔洞的产生、聚集和相互连通是裂纹萌生的主要方式,晶界、碳化物及共晶促进了裂纹的萌生和扩展.IN738和DZ444合金的热疲劳裂纹分别沿晶界和枝晶...     

Effects of Strain Rate and Temperature on Mechanical Property of Nickel-based Superalloy GH3230

对航空发动机用新型镍基高温合金GH3230在不同温度和应变速率下进行了高温拉伸-断裂试验,分析了应变速率和温度对该合金高温力学性能的影响。结果表明,随着应变速率的增加和温度的下降,合金的塑性流动应力有所提高,加工硬化指数下降。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得到应变速率敏感系数是一个独立于温度的常量,并计算出GH3230合金的变形激活能=441 kJ/mol。GH3230合金的热变形温度在1273 K左右时,合金在变形过程中能够充分再结晶,并得到晶粒细小、均匀的组织。SEM断口分析表明GH3230合金在高温下（1144~1273 K）应变率范围为10-3~10-1 s-1时的拉伸断裂都是由损伤引起的韧性断裂,且温度对断口形貌影响不大,但应变速率增大会使韧窝尺寸和深浅变小。     

Effects of Stress Intensity Factor on Electrochemical Corrosion Potential at Crack Tip of Nickel-Based Alloys in High Temperature Water Environments

在高温水环境中,应力会提高镍基合金裂纹尖端的阳极溶解速率并加速裂纹扩展。采用弹塑性有限元方法,对高温水环境中镍基合金裂纹尖端应力和电化学腐蚀的关系进行研究。分析了应力强度因子对模拟高温水环境中600合金1T-CT试样裂纹尖端表面电化学腐蚀电位的影响,并讨论了弹性变形和塑性变形对裂纹尖端电化学腐蚀电位变化的影响。     

应力强度因子对高温水环境中镍基合金裂尖电化学腐蚀电位的影响（英文）

在高温水环境中,应力会提高镍基合金裂纹尖端的阳极溶解速率并加速裂纹扩展。采用弹塑性有限元方法,对高温水环境中镍基合金裂纹尖端应力和电化学腐蚀的关系进行研究。分析了应力强度因子对模拟高温水环境中600合金1T-CT试样裂纹尖端表面电化学腐蚀电位的影响,并讨论了弹性变形和塑性变形对裂纹尖端电化学腐蚀电位变化的影响。     

应变速率及温度对GH3230镍基高温合金力学性能的影响（英文）

对航空发动机用新型镍基高温合金GH3230在不同温度和应变速率下进行了高温拉伸-断裂试验,分析了应变速率和温度对该合金高温力学性能的影响。结果表明,随着应变速率的增加和温度的下降,合金的塑性流动应力有所提高,加工硬化指数n下降。从流变应力、应变速率和温度的相关性,得到应变速率敏感系数m是一个独立于温度的常量,并计算出GH3230合金的变形激活能Q=441kJ/mol。GH3230合金的热变形温度在1273 K左右时,合金在变形过程中能够充分再结晶,并得到晶粒细小、均匀的组织。SEM断口分析表明GH3230合金在高温下(1144~1273 K)应变率范围为10~(-3)~10~(-1)s~(-1)时的拉伸断裂都是由损伤引起的韧性断裂,且温度对断口形貌影响不大,但应变速率增大会使韧窝尺寸和深浅变小。     

GH625和GH536变形高温合金焊接的疲劳裂纹扩展速率分析

测定GH625和GH536变形高温合金在室温下的疲劳裂纹扩展速率,分析合金疲劳裂纹扩展速率与断口特征以及微观组织的关系。结果表明:应力强度因子幅ΔK较小时GH625合金焊缝处的疲劳裂纹扩展速率小于母材,ΔK较大时焊缝处的疲劳裂纹扩展速率较快;在裂纹稳定扩展阶段,GH536合金热影响区的疲劳裂纹扩展速率大于母材;GH625和GH536合金母材断口裂纹扩展区可见明显的疲劳条带特征,而焊缝中心裂纹扩展区以类解理特征为主;GH625和GH536合金焊接部位的疲劳裂纹扩展速率的快慢受焊缝或热影响区内部的析出物影响较大。     

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。     

激光冲击对GH742镍基合金疲劳短裂纹扩展的影响

对GH742镍基高温合金紧凑拉伸件预制裂纹,并分别进行1次及3次搭接激光冲击处理,利用复型技术和光学显微镜研究了镍基合金的裂纹起源、裂纹分布及尺寸演化全过程.结果表明,未作激光冲击强化试样形成的是沿晶裂纹,晶界处大量位错塞积群造成很高的应力集中;而经激光冲击强化后试样在远离冲击强化区域以裂纹群的形式萌生,且大约集中在同一时段萌生,疲劳后期萌生的新裂纹条数不多,且激光冲击作用的次数越多,裂纹扩展速率越小,激光冲击处理产生的强化效应能大大降低裂纹扩展速率,在某些强化区还能明显提高应力强度因子门槛值.     

返回熔炼次数对K417G合金热疲劳性能的影响

采用100%的K417G镍基铸造高温合金返回料进行了4次返回熔炼,研究了不同返回次数K417G合金的热疲劳性能并对裂纹区域进行了观察。结果表明:合金的热疲劳裂纹在试样的V型缺口尖端附近萌生,主要沿晶界生长,主裂纹生长以裂纹尖端连续开裂的方式进行,裂纹扩展主要沿晶界碳化物长大。随热循环次数的增加,返回料合金的热疲劳裂纹扩展速度比新料合金快,四返合金的热疲劳裂纹扩展最快。经120次循环后,新料与返回料合金的热疲劳裂纹长度均超过1 mm。随返回次数的增加,合金中的氧含量增加导致非金属夹杂物数量增加,热疲劳裂纹的扩展速度加快,返回料合金的热疲劳裂纹越长。     

铸造镍基高温合金K445的热疲劳行为

利用开有V形缺口的平板试样,研究了新型铸造镍基高温合金K445在最高温度分别为800,850,900℃,最低温度为室温的热循环下的热疲劳行为．通过光学显微镜和扫描电镜观察合金的组织和热疲劳裂纹形貌,研究热疲劳损伤机制．结果表明,热疲劳主裂纹主要从V形缺口处萌生,沿晶界扩展,而二次裂纹则穿晶扩展．当最高循环温度为800℃时,碳化物的组成和分布起主要作用,（Ti,Ta）C型碳化物的开裂处以及碳化物与基体的界面处是裂纹优先扩展区域．当最高循环温度为900℃时,高温氧化起重要作用,应力辅助作用下的晶界氧脆是主要损伤机制．     

镍基高温合金疲劳裂纹急速扩展敏感温度及成因EI北大核心CSCD

对3种粉末高温合金FG4096、FGH4097和FGH4098,2种变形高温合金GH4720Li和GH4738等典型镍基高温合金,在550~800℃的宽温度范围内开展疲劳裂纹扩展实验,明确了合金在服役温度范围内的高温段存在疲劳裂纹急速扩展的敏感温度。综合考虑合金的高温组织演变和力学性能衰减对疲劳行为的影响,发现2者并非高温疲劳裂纹急剧扩展敏感温度存在的主因。不同温度下疲劳断口和裂纹扩展路径的对比以及氧化损伤分量的计算表明,高温下晶界氧化损伤是疲劳裂纹急剧扩展敏感温度存在的主要原因。采用分子动力学计算分析了不同温度下O对Ni和NiCr体系晶界强度的影响规律。通过实验和理论计算阐述了镍基高温合金疲劳裂纹扩展的高温敏感性现象和本质原因。     

镍基高温合金GH4169高温变形流动应力模型研究

镍基高温合金GH4169热模拟压缩实验结果表明:变形温度的升高和应变速率的减小使该合金高温变形时的峰值应力和稳态应力显著降低,变形温度会影响其进入稳态变形时变形程度的大小.基于高温合金GH4169高温变形时的流动应力特征,运用模糊神经网络理论建立了该合金高温变形时的流动应力模型.计算与实验的流动应力的最大误差为10.18%,平均误差为2.11%,该模型的计算精度明显高于由回归法建立的高温合金GH4169高温变形时的流动应力模型.     

基于TPE-XGBoost算法的镍基600合金应力腐蚀裂纹扩展速率预测模型

运行经验表明,应力腐蚀开裂(SCC)是镍基600合金在压水堆核电站一回路高温高压水环境中的主要失效形式。针对镍基600合金SCC影响因素多、机理复杂,现有预测模型应用性不高的问题,利用TPE-XGBoost算法,通过机器学习挖掘应力强度因子、温度、屈服强度、溶解氢含量、裂纹扩展方向、载荷类型、热处理工艺等影响因素与裂纹扩展速率之间的关系,建立反映多维数据关联关系的非参数镍基600合金应力腐蚀裂纹扩展速率预测模型。结果表明,TPE-XGBoost算法可以实现高维度数据集超参数快速优化,且有效避免优化结果陷入局部最优解,使得预测模型具有良好的泛化能力,将应用于压水堆核电站镍基600合金部件反应堆冷却剂条件应力腐蚀裂纹扩展工程预测。     

硫-氧化环境对GH30镍基高温合金蠕变裂纹扩展行为的影响SCIEI

研究了GH30镍基高温合金在静载荷下在1023K不同气氛中的蠕变裂纹扩展行为。结果表明:低应力强度因子区域,在10％SO_2+空气中的da/dt比空气中的高;高应力强度因子区域的da/dt,则与上述相反。对断口进行了分析,并讨论了蠕变裂纹扩展机制以及硫、氧的影响。     

两种固溶强化型镍基合金环锻件高温性能对比

针对可用于航空发动机燃烧室等高温关键部件的GH3230和GH3536两种固溶强化型镍基合金环锻件，基于其各自典型使用状态，开展了750、850和950℃条件下的拉伸强度、低周疲劳性能和持久寿命对比分析研究。结果表明，在750～950℃高温试验条件下，GH3230合金的拉伸强度、低周疲劳性能和持久寿命均明显优于GH3536合金。由于W元素的加入及晶界M₂₃C₆型碳化物的分布，GH3230合金基体的固溶强化效果和晶界强化效果优于GH3536合金。GH3230合金在其典型使用状态下具有更优异的高温力学性能，适用于制造下一代航空发动机更高使用温度的火焰筒等零件。     

单晶高温合金的冷热疲裂纹生长行为研究

研究了3种不同镍基高温合金在不同的热循环温度下的热疲劳性能.结果表明,单晶高温合金具有较好的热疲劳抗性,分别用光学显微镜和扫描电镜对热疲劳裂纹的萌生和扩展行为进行观察发现,裂纹首先在缺口处萌生,而在不同合金中裂纹的扩展行为具有显著差异.在单晶高温合金中裂纹的扩展方向与枝晶生长方向成45°,而在Mar-M002多晶定向合金中,裂纹则主要沿着枝晶间区域的共晶和碳化物进行扩展.扩展方式的不同对合金的热疲劳抗性会产生很大的影响.     

晶界氧化对GH4738高温合金疲劳裂纹扩展的作用

测定了GH4738合金在650、700、750及800℃空气环境下的疲劳裂纹扩展速率da/d N-ΔK曲线及疲劳裂纹扩展寿命a-N曲线,得出了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响规律,并结合组织性能、疲劳特征、高温及室温下晶界氧化情况等分析了温度对合金疲劳裂纹扩展的影响。结果表明,随着温度升高,GH4738合金的疲劳裂纹扩展速率(FCGR)增加,合金的断裂方式由沿晶和穿晶混合型断裂向完全沿晶断裂转变;在初始应力强度因子幅度DK为40 MPa·m1/2、晶粒尺寸为30~40 mm时,合金的疲劳裂纹扩展寿命在650~700℃内显著下降,存在一个温度敏感区间,其原因并不是材料的组织和力学性能的变化,主要是高温下的氧化作用所致;O通过裂纹尖端、滑移带间接进入晶界或O直接渗入晶界的方式,与晶界处的活性元素Co、Ti、Al反应生成脆性氧化物,从而降低了晶界强度,使合金的抗疲劳性能显著下降。     

GH99镍基合金焊接热裂纹的动态过程研究

本文利用高温金相显微镜直接观察GH99镍基高温合金钨极氩弧焊焊缝和热影响区在1200℃和一定应力、应变条件下的组织变化和热裂纹的起始、扩展、断裂的动态过程,研究合金的化学成分、组织及所受应力、应变对焊接热裂纹(结晶裂纹和液化裂纹)的影响。研究结果表明,影响热裂纹的主要因素是合金的化学成分,尤其是Al、Ti含量及Al/Ti(含量)比值,应力和应变也有一定的影响。化学成分决定了合金的零塑性温度,零塑性温度较高的合金的热裂纹倾向小,低者热裂纹倾向大。     

温度对625镍基高温合金焊接接头低周疲劳行为的影响

研究了Inconel 625镍基高温合金焊接接头在25和760℃下的低周疲劳行为,分析了2种温度下焊接接头的应变疲劳寿命数据和循环应力-应变数据,进而给出了合金焊接接头的应变疲劳参数.结果表明,Inconel 625镍基高温合金焊接接头在不同温度下的弹性应变幅和塑性应变幅与载荷反向周次的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述.合金焊接接头在25℃下疲劳变形时,主要发生循环软化,而在760℃下疲劳变形时则呈现循环硬化.焊接接头的低周疲劳裂纹以穿晶方式萌生于疲劳试样的自由表面,在25℃下疲劳裂纹以穿晶方式扩展,而在760℃下疲劳裂纹则以穿晶和沿晶混合方式扩展.