粉末冶金FGH96镍基高温合金的蠕变-疲劳交互行为

对国产粉末冶金FGH96镍基高温合金在650℃总应变控制下进行了无保载疲劳试验以及最大拉/压应变保载蠕变-疲劳试验,研究了其失效寿命及失效模式,并与铸造GH4169镍基高温合金的失效寿命进行了对比。结果表明:保载的引入降低了FGH96高温合金的失效寿命,与最大拉应变保载相比,最大压应变保载时产生的蠕变损伤更大,失效寿命更短;FGH96高温合金的疲劳失效寿命基本上高于GH4169高温合金的,但是较高应变幅下(大于1.4%)的蠕变-疲劳失效寿命低于GH4169高温合金的,在较低应变幅下(小于1.4%)则相反;FGH96高温合金的疲劳断口和蠕变-疲劳断口均呈现出表面或近表面多裂纹源失效特征。     

不同应变比下GH3030合金的高温低周疲劳行为

对镍基高温合金GH3030在600℃进行了总应变控制的低周疲劳(LCF)试验,对不同应变比(-1和0.1)下的应力-应变滞后回线、循环应力响应、应变寿命关系及低周疲劳断口形貌进行了研究。结果表明:在高应变水平时,试验合金表现为明显的循环硬化现象,在低应变水平下,则表现先软化后硬化的现象;在不同的应变比下,应力-应变滞后回线的形状比较接近,同一应变水平下疲劳寿命差别不明显,疲劳断口裂纹扩展区均可见轮胎花样特征。     

铁、镍基高温合金疲劳断口特征分析

本文用金相表面观察及断口金相分析的方法得到铁镍基高温合金疲劳裂纹萌生在孪晶与基体界面、夹杂物(碳氮化钛)与基体界面以及表面或内部疏松夹渣等冶金缺陷上的实验证据。用扫描电镜及透射电镜观察了大量的这类合金高周、低周疲劳断口,特别对铸造镍基高温合金第一阶段断口进行了细致的观察,讨论了第一阶段疲劳断口的形成机制、性质,并总结了镍基合金第一阶段断口与体心立方金属解理断口的差别,依据一种铸造镍基合金不同应力、温度、试样形状等条件下疲劳断口的特征时影响第一阶段疲劳裂纹扩展的因素进行了分析。     

GH4169镍基高温合金的高温低周疲劳损伤机理

对经过固溶+双时效热处理后的GH4169镍基高温合金进行650℃高温低周疲劳试验,研究了不同应力幅(550,600,650 MPa)下的循环响应特性,并观察了疲劳断口和二次裂纹形貌,分析了不同应力幅下的损伤机理。结果表明:不同应力幅下试验合金均表现出循环软化特性,且随着应力幅的增加,循环软化程度增强;当应力幅为550 MPa时,裂纹的扩展模式为穿晶扩展,二次裂纹主要在夹杂物和滑移带处萌生;当应力幅为650MPa时,裂纹的扩展模式为穿晶-沿晶混合扩展,二次裂纹主要萌生于晶界和滑移带处;试验合金的变形机制由低应力幅时的平面滑移向高应力幅的交滑移转变。     

核电用接管安全端308L焊缝金属高温低周疲劳性能研究

在300℃高温环境下研究了核电用接管安全端308L焊缝金属的低周疲劳性能,获得了308L焊缝金属材料的循环应力-应变曲线及低周疲劳寿命曲线。基于疲劳过程中不同应变幅水平下循环应力-应变滞回环的试验结果,分析了应力峰值随疲劳循环数的变化规律,绘制了308L焊缝金属材料疲劳寿命曲线,并与ASME疲劳设计曲线进行对比,最后分析了308L焊缝金属的疲劳断口。试验结果表明,材料在高温条件下表现出循环软化直至失效; Basquin和Manson-Coffin关系可以很好地描述0. 3%～1. 0%应变幅范围内的应变-疲劳寿命曲线; 308L焊缝金属低周疲劳裂纹呈凸形扩展,并伴随有疲劳辉纹和二次裂纹出现。     

第二代定向柱晶高温合金低周疲劳行为研究

研究了DZ406合金950℃与1000℃时应变比为0.05下的低周疲劳性能,结果表明,应变比R≠-1时,非对称循环应变控制会产生平均应力松弛现象,且随着应变幅的增大,平均应力松弛速率增大;采用修正的SWT模型能很好的预测不同温度下应变比为0.05的低周疲劳寿命,预测精度在基本落在3倍的分散带内,通过对断口的观察,发现随着应变幅的增大,裂纹源增多。     

一种镍基单晶合金高温低周疲劳寿命预测方法

提出一种考虑平均应力、应变比和晶体取向的镍基单晶合金低周疲劳寿命预测方法。首先建立镍基单晶合金在[001]和[111]晶体取向下的疲劳寿命预测模型,该模型考虑了平均应力和应变比对疲劳寿命的影响。然后,通过引入晶体取向函数建立不同晶体取向与[001]和[111]晶体取向下寿命预测模型中疲劳参数的关系,从而考虑镍基单晶合金晶体取向对疲劳寿命的影响。最后,提出通过[001]和[111]晶体取向下的模型来预测任意晶体取向下疲劳寿命的方法。提出的方法用DD3和PWA1840镍基单晶合金高温低周疲劳寿命试验数据进行验证,结果表明提出的方法是可接受的。     

非对称循环载荷下镍基单晶合金低周疲劳损伤研究

通过分析影响单晶叶片低周疲劳寿命的主要因素,对循环塑性应变能的计算方法进行了研讨,认为构成塑性应变能的主要因素应包括循环等效应力范围、全应变范围、晶向参数和平均应力等影响参量,它们与塑性应变能之间呈幂函数关系。利用试验数据对循环塑性应变能与镍基单晶合金低周疲劳寿命之间的相关性进行定量分析,结果表明：循环塑性应变能与镍基单晶合金低周疲劳寿命之间存在着比较密切的相关关系。     

热等静压对铸造高温合金疲劳性能的影响

本文研究了热等静压对K 17和K 17 G 两种合金在650℃和700℃不同应力下的低周疲劳性能,700℃下不同应力的高温高速疲劳性能及室温下高周疲劳性能的影响。试验表明:经HIP 后低周疲劳寿命及高温高速旋转疲劳寿命均明显提高,结果还表明,铸造试样的疲劳裂纹成核于表面疏松处,而热等静压处理疲劳裂纹起源于试样内部;HIP 处理可使试样微裂纹扩散速率减慢。     

Incone1718镍基高温合金的切削性能仿真

在考察Inconel718镍基高温合金的化学成分和有关性能的基础上,通过Deform-3D软件对其进行车削仿真,分析影响Inconel718镍基高温合金切削性能的主要因素,给出其最佳的切削速度、进给量和背吃刀量的组合.研究了不同换热系数和刀-屑摩擦因数对Inconel718镍基高温合金切削性能的影响,找到了恰当的冷却润滑方式.     

γ″相尺寸对Inconel718合金低周疲劳断裂的影响

经过两种不同热处理的Inconel 718合金在650℃下进行了低周疲劳试验。两种材料显微组织的差別仅在于γ″析出相尺寸不同。实验结果表明,具有大γ″相粒子材料疲劳寿命较长。γ″相大小对疲劳断口形态也有影响,小γ″相材料的疲劳条纹比较均匀、连续,而且条纹间的二次裂纹较少。这种现象与位错切割γ″粒子的难易程度有关。     

不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能

研究了Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C系镍基单晶高温合金在不同温度(800,980℃)下的低周疲劳性能.结果表明:与800℃下相比,980℃下合金的塑性变形量更大,损伤更严重,疲劳强度更低,寿命更短;2种温度下合金的疲劳断裂均为类解理断裂;800℃时,裂纹萌生于疏松组织处,沿{111}平面扩...     

高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟

基于大量的高温低周疲劳试验,编写Matlab程序修正voronoi多边形模拟了20钢表面的显微组织;用有限元软件计算得到了不同试验条件下试样表面的应力、应变状态;以基础能量表征晶界及滑移带抵抗裂纹萌生的能力,改进位错累积理论并计算获得了裂纹的萌生寿命,实现了对低碳钢高温低周疲劳短裂纹萌生的数值模拟。结果表明:在高温下,疲劳短裂纹主要萌生于应力集中处的驻留滑移带及不稳定晶界上,受表面显微组织的影响,既有沿晶萌生又有穿晶萌生;修正的voronoi多边形很好地反映了表面显微组织,数值模拟能够准确再现不同循环次数下疲劳短裂纹的群体萌生行为。     

定向凝固合金的高温低周疲劳特性

本文在760℃应变和应力控制下,研究了先进发动机涡轮叶片用定向凝固高温合金的高温低周疲劳行为,同时还探讨了不同晶体位向对其低周疲劳性能的影响。研究发现定向凝固合金的高温低周疲劳性可以用常规的应力疲劳曲线形式来表达。当应变控制时,DZ4合金0°取向的低周疲劳寿命比其90°取向的高达一个数量级。DZ4合金15°取向的低周疲劳性能与其0°取向的相同。     

动态应变时效影响下热采井套管用80SH钢的高温低周疲劳行为

在温度为20,120,250,350,450℃和应变幅为0.5%,0.7%,1.0%,1.5%,2.0%条件下对热采井套管用80SH钢进行低周疲劳试验,研究了在动态应变时效(DSA)影响下的低周疲劳行为;基于低周疲劳试验数据,建立DSA影响下低周疲劳寿命与应变幅间的关系模型。结果表明:80SH钢在350℃时具有显著的DSA特性,此时80SH钢在高温低周疲劳过程中出现显著的二次硬化行为,导致晶粒内的位错塞积,阻碍裂纹的扩展,出现循环硬化,从而在疲劳断口中形成解理台阶和大量的二次裂纹;在DSA显著温度区间,疲劳寿命与弹性应变在双对数坐标系中呈双线性关系,而与塑性应变仍呈线性关系;Manson-Coffin线性模型和Basquin双线性模型的叠加能够较好描述DSA影响下80SH钢疲劳寿命与应变的关系。     

温度对2CrMo转子钢低周疲劳性能的影响

在室温和高温(450,500,566℃)下对2CrMo转子钢进行了应变控制的低周疲劳试验,得到了该钢应变-寿命关系式及循环稳定应力-应变曲线,研究了温度对低周疲劳性能的影响,并观察了疲劳断口形貌。结果表明:在试验温度下,试验钢均出现了循环软化现象;随着温度的升高,试验钢的疲劳循环强度系数及循环应变硬化指数下降,同一应变下的低周疲劳寿命缩短;其疲劳断口中疲劳辉纹的间距随温度的升高而增大,塑性变形增大。     

Inconel 718镍基高温合金车削切削力和切削温度分析

为探究切削参数对难加工材料Inconel 718镍基高温合金切削力和切削温度的影响规律,基于田口法对Inconel 718材料进行正交切削仿真试验,采用单因素分析方法、灰关联度分析方法对比分析切削三要素对切削力、切削温度的影响,研究结果为Inconel 718镍基高温合金高效切削加工提供理论支撑。     

温度对汽轮机转子用2CrMo合金钢高周疲劳性能的影响

在室温和高温(450,500,566℃)下对某进口汽轮机转子用2CrMo合金钢进行了拉伸试验和轴向力控制的高周疲劳试验,基于试验数据得到该钢的高周疲劳应力-寿命曲线,并通过广义中值曲面模型得到了中值寿命曲面,研究了温度对高周疲劳性能的影响。结果表明：试验钢的屈服强度、抗拉强度和弹性模量随温度的升高而下降;相同应力水平下,高周疲劳寿命随温度的升高而下降,高应力比(0.5,0.8)下,高周疲劳寿命受应力水平影响较大。低应力比(-1,-0.3)下高周疲劳断口为典型的轴向承载高周疲劳断口,在高温时疲劳源呈多源特点,室温时为单一裂纹源;高应力比(0.5,0.8)下高周疲劳断口呈现拉伸断口特征,室温下断口存在明显的放射区、纤维区和剪切唇区,高温下只有纤维区和剪切唇区。     

涡轮盘高温合金的低循环疲劳性能

本文研究了四种航空发动涡轮盘高温合金的低循环应变疲劳性能,结果表明,在600、650℃空气介质中,当总应变范围Δε_T<1.51%时,GH132合金的疲劳性能优于GH36合金;600、700℃下,GH33A优于GH33合金。GH36表现为循环硬化;GH132基本属循环软化;GH33和GH33A合金出现多次循环硬化-软化现象。所有合金的Δε_T-N_f关系曲线在双对数坐标中呈线性关系,其高温低循环应变疲劳寿命可以Δε_TN_f~α=C方程来估算。     

高温合金激光冲击强化数值模拟及其疲劳寿命预测

建立了激光冲击强化宏观有限元数值模型和细观参量演化数值模型,提出了激光冲击强化三维多尺度模拟方法,分析了激光冲击强化后Inconel 718高温合金残余应力、位错密度、晶粒尺寸的分布规律;考虑激光冲击强化所致残余应力和晶粒细化对疲劳寿命的影响,对Sines疲劳寿命准则进行修正,并进行了试验验证.结果表明:模拟得到试样表面光斑冲击范围内形成了不小于550 MPa的残余压应力,表层区域存在明显的位错增殖,局部晶粒尺寸可细化25％左右,模拟结果与试验结果基本吻合;采用修正Sines准则预测得到的疲劳寿命在3倍分散带内,说明该模型能够较好地预测激光冲击强化后Inconel 718高温合金的疲劳寿命.