应力水平对In783合金蠕变性能和蠕变机制的影响

在620℃,对In783合金进行不同应力水平下的单轴拉伸蠕变试验,获得了该合金的Norton-Bailey本构参数;研究了应力水平对合金蠕变性能和蠕变机制的影响,并观察了合金在典型应力水平下的位错特征。结果表明:在不同应力水平下,合金的本构参数并不相同,高应力区的应力指数比低应力区的大;Norton-Bailey本构方程能较好地描述低应力区的蠕变曲线,但不能很好地描述高应力区的蠕变曲线;不同应力水平下本构参数不同的本质原因是蠕变机制不同,高应力区的蠕变机制以位错绕越第二相粒子为主,低应力区的蠕变机制以位错热激活攀移为主。     

GH4169合金的高温应力松弛行为及蠕变本构方程

针对涡轮盘用GH4169合金,在不同温度(550,650,750℃)下开展了应力松弛试验,并根据应力松弛曲线建立了蠕变本构方程。结果表明:GH4169合金在不同温度下的应力松弛曲线呈现出相同的特点,整个应力松弛过程可以分为快速松弛和缓慢松弛并趋于稳定两个区段;拟合曲线与试验曲线的符合程度表明二阶指数衰减函数可以很好地用来描述该合金的应力松弛过程;不同温度下应力-蠕变应变速率关系曲线可划分为低应力区、过渡区和高应力区三个区段,在低应力区与高应力区,应力与蠕变应变速率关系基本呈线性相关;通过Origin8.0软件对应力-蠕变应变速率关系曲线进行拟合得到了不同温度下的材料常数,建立了该合金的蠕变本构方程。     

热采井口装置热蠕变失效分析

针对热采井口装置在蒸汽驱和蒸汽吞吐两种工况下的热蠕变失效情况,进行了其材料30CrMo在390℃,四个不同应力下的蠕变试验,对试验结果进行了拟合,获得了复合时间强化模型参数.用短期的试验进行了验证,复合时间强化模型的计算值与试验值之间的误差小于15％.运用Ansys Workbench模拟了热采井口装置主要承压件在恒温恒载工况和断续加载工况下的蠕变失效过程,得到主要承压件在两种工况下的失效时间,对热采井口装置的使用寿命评估具有重要的意义.     

10CrMo910钢的蠕变损伤分析

从连续损伤力学方法着手研究了蠕变损伤的力学过程，基于连续损伤变量D，建立了单向应力状态下的蠕变损伤模型。通过10CrMo910钢在550℃温度下的蠕变断裂试验，借助Origin5．0数值分析的功能，快速确定了有关材料常数，从而得到了10CrMo910钢在给定温度下的蠕变损伤本构和演变方程，与蠕变试验结果进行了比较，得到了与实验相一致的结论。     

1.25Cr0.5Mo钢缺口试样高温疲劳蠕变交互作用的试验研究

通过对1.25Cr0.5Mo钢半圆和V型缺口试样520℃和540℃环境下应力控制的梯形波加载试验,对1.25Cr0.5Mo钢缺口试样高温环境下疲劳蠕变交互作用的规律进行了研究。研究表明:1.25Cr0.5Mo钢缺口试样在高温环境下对应力的敏感性不高;与光滑试样不同,缺口试样高温环境疲劳蠕变交互作用下的破坏机制以疲劳为主;缺口试样高温环境疲劳蠕变交互作用的断裂寿命主要应力、温度和缺口形状的影响。     

DD3单晶合金蠕变参数的确定

为确定ＤＤ３单晶合金蠕变参数,进行了多个拉伸蠕变试验,试验温度为７６０℃、８５０℃和９５０℃,试验应力为２００ＭＰａ至８００ＭＰａ,试样取向为［００１］和［１１１］晶体取向。试验结果表明,在８５０℃和９５０℃下蠕变应变率连续增加直至试样断裂,［００１］晶体取向的蠕变应大于［１１１］晶体取向的蠕变应变。采用单纯形优化方法拟合了材料的蠕变参数,拟合参数表明,应力指数和时间指数分别为６～１１和０．１～１     

内压与拉伸多轴应力下P92钢蠕变行为研究

燃煤电站高温部件大多服役在多轴应力状态下,导致其实际运行风险评估难度加大。本文通多搭建内压和轴向拉伸多轴蠕变试验台,进行等效应力110MPa、多轴度为0.54的多轴蠕变试验,实验结果表明,多轴应力状态会显著降低材料的蠕变寿命。通过建立耦合多轴度的蠕变本构方程,嵌入ANSYS接口程序,对试样蠕变过程进行模拟,模拟结果表明,耦合多轴度的蠕变方程可以很好地描述蠕变发展过程。     

基于三点弯小试样测量蠕变参数的理论分析

通过三点弯小试样试验,推导出Norton方程蠕变参数的理论公式,实现了与传统单轴拉伸蠕变试验结果之间的转换。在此基础上建立了1Cr0.5Mo耐热钢小试样的三点弯有限元模型,分析了在550℃、恒载荷条件下的试样中心挠度、应力随时间的变化规律,得到蠕变参数,验证了三点弯试验获得材料蠕变性能的可行性,并模拟分析了影响结果的各种因素,发现结果对小试样的尺寸偏差相当敏感,制备试样的过程中要特别注意尺寸精度。     

采用修正θ投影法预测Cr25Ni35Nb炉管钢的蠕变性能

在不同温度和不同应力下对Cr25Ni35Nb炉管钢进行了蠕变试验;并采用修正后的θ投影法对该钢的蠕变曲线进行了拟合,得到了蠕变方程中参数iθ的数学表达式,建立了该钢在任意温度和应力条件下的蠕变曲线方程,并据此预测了950℃、18 MPa下该钢的蠕变曲线。结果表明:预测曲线和试验曲线吻合较好。     

紧凑拉伸试样厚度对25Cr2NiMo1V钢高温蠕变裂纹扩展速率的影响

研究了紧凑拉伸(CT)试样厚度对25Cr2NiMo1V钢在566℃时,蠕变裂纹扩展(CCG)速率的影响规律及其机理。结果表明:试样厚度对CCG速率的影响与载荷水平(C*)相关;在低载荷水平区,随试样厚度的增加,面外拘束水平增大,试样趋向于以沿晶蠕变脆性方式断裂,CCG速率增大;在高载荷水平区,不同厚度的试样均以沿晶和穿晶的混合方式发生蠕变延性断裂,CCG速率基本不受试样厚度的影响;CCG速率与载荷水平在双对数坐标中并非呈单一的线性关系,而是由不同斜率的两段直线构成,低载荷水平区的直线斜率低于高载荷水平区的,如果用高载荷水平区的CCG速率数据外推得到低载荷水平区的CCG速率,将得到非保守的结果。     

镍基定向凝固高温合金蠕变寿命预测的改进方法

一种应用简单、物理依据清晰、稳健的蠕变和持久寿命性能方法是开展航空发动机热端部件强度评价的重要基础。针对航空发动机用典型的镍基高温合金,首先讨论了Wilshire方法对宽温度/应力条件下蠕变性能的预测精度,并证实该方法体系中的等效蠕变激活能比传统方法更接近晶格扩展激活能,所预测的应力分界点与合金不同温度/应力条件下的蠕变变形机制密切相关;其次,通过引入拉伸强度相关的晶向函数对Wilshire和传统的Larson-Miller法进行修正,结果显示修正方法顺利实现了不同晶向下蠕变持久性能的高精度预测;最后,基于Wilshire方法提出了一种基于归一化应力的热强综合参数,该热强综合参数可用于评估高温合金材料在归一化应力条件下的蠕变持久性能,同时基于该热强综合参数有利于发挥材料的高温性能潜能。     

15CrMo钢的蠕变-疲劳试验及蠕变回复行为

试验测试了500℃时峰值保持时间分别为0,2,5,10和20 min条件下15CrMo钢的蠕变疲劳性能,重点分析了材料在蠕变疲劳载荷下的变形行为和蠕变回复行为。结果表明,随着峰值保持时间的延长,材料的蠕变-棘轮总变形显著增加;当疲劳-蠕变存在峰值保持时间时,前一个循环中峰值保持结束时的应变值大于再次加载达到峰值时的应变值,存在一定的蠕变回复行为;峰值保持时间越长,15CrMo钢蠕变应变回复量越大,且相同保持时间下的蠕变应变回复量总体上保持恒定。     

铸态镍基钎料高温蠕变特性的试验研究

为了正确评价钎焊接头的高温力学性能,采用铸态非晶态BNi-2钎料来模拟实际钎缝材料,测定其基本蠕变特性,并与0Cr18Ni9不锈钢进行比较。结果表明：高温下BNi-2铸态钎料蠕变韧性低,蠕变应变速率小,对应力水平比较敏感,其本构关系可用Kachanov-Robatnov方程描述。     

核级SA-508 Gr.3 Cl.1材料拉伸与压缩蠕变行为的比较研究

堆芯熔融物堆内滞留(In-vessel retention,IVR)是压水堆的严重事故缓解措施。IVR过程中,反应堆压力容器底封头(Reactor pressure vessels,RPV)沿壁厚方向同时存在拉伸和压缩应力。为保证IVR过程中RPV的结构完整性,有必要研究SA-508 Gr.3 Cl.1材料的拉伸和压缩蠕变行为及其差异。基于此,开展了SA-508 Gr.3 Cl.1材料的拉伸蠕变和压缩蠕变试验测试,分析了材料的拉伸和压缩蠕变行为以及变形机制的不同。结果表明：拉伸和压缩蠕变的第一、二阶段基本吻合,但压缩蠕变没有出现明显的蠕变第三阶段;拉伸蠕变在试验应力范围内的变形机制为单一的位错攀移,而随着应力的降低,压缩蠕变变形机制由位错攀移转变为晶界滑移/空位扩散;拉伸蠕变对亚晶组织演化程度的影响大于压缩蠕变,这可能与蠕变变形机制的转变相关。     

异种耐热钢焊接接头低塑性蠕变失效力学因素的研究

用有限元法计算了异种耐热钢接头邻近焊缝界面低强度材料区的蠕变应变分布,建立了蠕变拘束区（CRZ）应力三轴度（σ(av)/σ）与蠕变应变速率的比值（εw/εb）之间的数学关系模型,并通过蠕变断裂试验证明了数学模型的正确性。理论分析和试验结果表明,焊缝界面低强度材料蠕变拘束区的应力三轴度是接头发生低塑性蠕变失效的主要力学因素。     

采用镍基和奥氏体焊材焊接Cr5Mo钢焊接接头的高温性能

通过热处理实验、持久实验以及焊缝附近微区变形的测量 ,对采用镍基焊材和奥氏体不锈钢焊材焊接的Cr5Mo钢焊接接头的高温性能进行研究。试验表明在高温条件下 ,奥氏体A30 2 /Cr5Mo焊接接头很快就发生碳迁移 ,且碳迁移的程度随着时间的延长而加剧 ;而镍基Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头很难发生碳迁移。由于碳迁移的影响 ,在低应力的条件下 ,A30 2 /Cr5Mo焊接接头持久寿命大约只有Inconel 1 82 /Cr5Mo焊接接头的 5 0 % ,且镍基焊接接头的断裂位置大多位于远离焊缝的母材上 ,而A30 2 /Cr5Mo焊接接头的断裂位置大都在脱碳层附近。通过对焊缝附近微小区域变形的测量 ,发生断裂的脱碳层区域较其他位置具有较大的蠕变变形以及较高的蠕变变形速率     

Investigation of bending creep tests. Part I: Effect of residual stress

Bending creep test (based on overhang beam geometry) is investigated by incorporating the important contribution of residual stress. Finite element simulations considering the residual stress is employed to investigate the residual stress behavior of bending creep specimen. We propose several methods to determine the creep parameters directly from the bending creep tests. We considered two cases of residual stress, one is tensile residual stress. The other is compressive residual stress. The present work may shed some light on the influences during bending creep, as well as provide an efficient way to determine material residual stress characteristics.     

Analysis of the impression creep test method using a rectangular indenter for determining the creep properties in welds

The results of a theoretical and finite element investigation of an impression creep test method using a long rectangular indenter under plane strain conditions, rather than the conventional cylindrical indenter, are presented. The application of the technique for determining the creep properties of the various zones within welds is considered. The finite element method is used to obtain accurate (creep) or approximate (elasto-plastic limit load) reference stress solutions for the rectangular indenters placed at several positions in the base material, heat affected zone and weld metal. The effect of varying the geometric test parameters is reported. The possible advantages of the technique for determining some of the important creep properties in welded structures are identified.     

有机玻璃本构关系的试验研究

有机玻璃是比较典型的粘弹性材料,其力学性能依赖于时间和应力水平。本文对有机玻璃的本构关系进行试验研究。首先,对有机玻璃进行不同应力水平下的蠕变试验,得出了与初始应力水平相关的蠕变关系式。在此蠕变过程中,有机玻璃会出现银纹化现象。本文利用光学显微镜观测了银纹的生长过程,得到不同应力水平下的银纹损伤值。通过定义损伤区的有效应力,导出了银纹区的应力-应变关系式。本文采用宏观和细观相结合的方法,研究材料在破坏之前的缺陷演化对材料力学性能的影响。所定义的损伤区应力以及由此导出的本构关系避免了文献中对相关问题不确切的假设,具有一定的适用性。     

新型铁素体耐热钢在650℃的蠕变特性及氧化行为

应用电子探针、扫描电子显微镜和能谱仪等观察并分析了新型12%Cr铁素体耐热钢在650℃、120MPa蠕变后的组织和氧化层。结果表明:试验钢蠕变过程经历了3个阶段,在3 980h发生断裂;蠕变后,试验钢中的原板条马氏体组织消失,大量的M23C6粒子沿原奥氏体晶界长大并粗化,并在蠕变后期形成了Fe2(W,Mo)金属间化合物;在蠕变过程中试验钢表面形成了三层结构的氧化层,即以铬、锰和硅元素为主靠近基体的内层氧化物,以铁元素为主的中间层氧化物和以铬、锰和硅元素为主的最外层氧化物。