镍基单晶高温合金蠕变-疲劳寿命评估方法进展

论述镍基单晶合金的滑移变形机制和疲劳裂纹萌生机理，分别介绍镍基单晶合金蠕变寿命和低循环疲劳寿命分析评估模型；镍基单晶合金蠕变、疲劳寿命的研究方法可分为应用各向异性张量描述非弹性各向异性变形的宏观力学(唯象)模型和基于晶体学滑移变形理论的微观力学模型；晶体取向、平均应力、环境温度、循环频率、循环应力比是影响单晶合金蠕变-疲劳寿命的主要因素。复杂应力状态下的单晶合金多轴低循环疲劳损伤，单晶合金在疲劳-蠕变交互作用下的疲劳损伤和单晶合金的接触疲劳损伤等问题是需要研究的重要课题。     

镍基高温合金电子束焊接头高温疲劳性能研究

利用高温疲劳试验机进行GH4169电子束焊接头在不同温度下的疲劳试验,通过接头的高温疲劳数据研究材料在不同温度下的高温疲劳性能。结果表明：随着温度的升高,GH4169电子束焊接头的疲劳性能先降低再升高,当温度达到650℃时,γ′相的析出强化了材料疲劳性能。利用SEM扫描电镜对断口进行微观分析,研究发现室温下GH4169焊接接头的断裂模式为穿晶断裂,随着温度的升高,断口多为穿晶断裂与沿晶断裂的混合断口。     

高温合金IC10的疲劳行为研究

IC10是一种新型定向凝固高温合金,为了研究其在高温环境不同载荷下的疲劳行为,开展了600℃下的拉-压疲劳试验,获得IC10合金高温疲劳下不同应变幅循环响应曲线;对试样断口组织和微观结构形貌进行观测分析,判断不同应变水平下的循环断裂机理。     

粉末冶金与常规高温合金构件应力与疲劳寿命对比

简要地阐述了航空发动机涡累盘材料的发展。对ＦＧＨ９５粉末冶金高温合金与ＧＨ１６９锻造高温合金构件的应力分布以及疲劳寿命进行了对比研究。结果表明,采用ＦＧＨ９５时,涡轮盘应力集中区域的应力值与ＧＨ１６９基本相当,但应变幅值减小。粉末冶金ＦＧＨ９５构件的抗低周疲劳能力远高于铸造ＧＨ１６９,相关几个数量级。     

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...     

TP347H的高温蠕变-疲劳交互规律

对TP347H不锈钢进在550℃下纯疲劳及550℃下的蠕变-疲劳交互下的微观组织演化及疲劳寿命变化进行研究。断口的扫描电镜形貌表明在蠕变-疲劳交互下存在高温动态回复,使得蠕变-疲劳断口未形成二次裂纹与解理面,而在纯疲劳下存在较多二次裂纹与解理面;透射电镜形貌表明在蠕变疲劳交互下金属内部局部会形成清晰的位错墙和位错胞结构,错增殖密度相对于纯疲劳也大大降低,此时材料的循环软化特征明显,因此蠕变-疲劳交互会导致材料的疲劳寿命显著降低。对不同应变幅下TP347H的蠕变-疲劳寿命试验证明不同应变幅下TP347不锈钢的蠕变-疲劳循环寿命相对于纯疲劳条件下都有降低,降低的程度随应变幅的增加而增大。     

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。     

GH536合金高温低周疲劳/蠕变交互作用性能研究

在对镍基高温合金 GH5 3 6在三种不同温度下含保载的低循环疲劳 /蠕变试验中发现 ,蠕变变形的增加导致了疲劳寿命的降低。另外 ,给出了材料的蠕变应变 -寿命关系 ,讨论了材料的疲劳 /蠕变特性随温度的变化     

离子注入对高温合金蠕变／疲劳特性的影响及寿命预测

研究了GH4169合金离子注入对蠕变/疲劳特性的影响,并应用应变能区分（SEP）法预测该合金在650℃的蠕变/疲劳寿命,给出了SEP寿命预测方程,试验结果表明离子注入法具有多种强化机制共同作用于合金使其强化,达到最佳的强化效果以延长使用寿命。     

X12CrMoWVNbN10-1-1钢的蠕变-疲劳交互作用及断裂机理

在620℃下对X12CrMoWVNbN10-1-1钢进行不同应力比(0.2～0.4)和保载时间(0.3～1.5 h)下的载荷控制的高位保载蠕变-疲劳试验,对其蠕变-疲劳交互作用及断裂机理进行了分析。结果表明：试验钢的蠕变-疲劳寿命与保载时间呈指数关系,保载时间越长,应力比对蠕变-疲劳寿命的影响越小;从应变角度定义的蠕变-疲劳交互作用因子能够很好地反映稳定阶段的真应力-真应变迟滞回线与蠕变-疲劳寿命的相互作用;试验钢的蠕变-疲劳断裂模式为韧性断裂;当保载时间较短(0.3,0.5 h)时,疲劳损伤抑制蠕变损伤,损伤主要受循环中的疲劳载荷控制,断口中韧窝由疲劳主导作用下的晶界滑移变形引起;当保载时间较长(1.0,1.5 h)时,疲劳损伤促进蠕变损伤,损伤主要受与时间有关的蠕变载荷控制,断口中韧窝由夹杂物或第二相颗粒脱落所致。     

617镍基合金蠕变-疲劳交互力学行为与微观组织演变

对先进超超临界汽轮机转子侯选材料617镍基合金进行725℃不同拉伸应变保持时间的蠕变-疲劳交互试验,对4个应变保持时间下的试样力学行为和微观组织进行比较分析。结果表明,在短时间应变保持下的蠕变-疲劳失效机制是疲劳裂纹和氧化空洞及氧化晶界的连接贯通引发的沿晶破坏;随着应变保持时间增加,晶界抗氧化性和晶界及晶内强度提高,合金抵抗蠕变和裂纹扩展的能力增强;失效循环次数降低,但总运行时间增加。对不同应变保持时间的裂纹形态、组织缺陷、碳化物和析出相的演变以及不同形态的γ’相的形成机制进行了讨论,揭示了617镍基合金蠕变-疲劳交互力学行为与组织演变的相互影响机理,为先进超超临界汽轮机机组高温部件选材和使用提供参考。     

高温蠕变疲劳试验机

简单的拉伸疲劳、压缩疲劳试验只是单一方向对试样施加动态载荷,不能反应出试件实际的工作状况。双向加载模式,可真实反映工件的疲劳失效形式。本文剖析蠕变疲劳试验机的结构原理、消隙方式、控制系统,并阐述了其应用和发展前景。     

保载时间对P92钢蠕变-疲劳交互行为的影响

为研究保载时间对蠕变-疲劳寿命和应力-应变响应的影响规律,对P92钢在650℃下进行了应变幅为±0.5％,保载时间为36,600,3600 s的蠕变-疲劳试验,采用Chaboche塑性本构模型和应变强化蠕变模型进行有限元模拟,并对P92钢断裂试样进行透射电镜检测.试验结果表明:保载时间增长导致拉压屈服极限降低,最大拉应...     

P92钢的蠕变-疲劳损伤行为及蠕变-疲劳损伤本构模型的建立

对P92钢在600℃下进行应力和应变控制的蠕变-疲劳试验,分析了载荷水平、保载时间对蠕变-疲劳损伤的影响;结合应力控制下的蠕变-疲劳试验数据,在黏塑性统一本构理论框架下引入修正的Chaboche非线性随动硬化率及蠕变应变并考虑损伤演化规律,构建了基于Chaboche理论的耦合蠕变-疲劳损伤本构模型,模拟了P92钢的蠕变-疲劳循环曲线.结果表明:P92钢在600℃下表现为循环软化特性;在应力控制下,P92钢高位保载的损伤与平均应力呈正相关,而低位保载的损伤与平均应力呈负相关;在应变控制下,P92钢产生应力松弛行为,保载时间越长,应力松驰越明显;建立的蠕变-疲劳损伤本构模型可以较好地模拟P92钢的循环特性,对于蠕变-疲劳过程中应力模拟的最大相对误差为7.30％.     

基于Abductive网络的镍基单晶高温合金蠕变断裂寿命预测

通过建立镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命与合金成分、试验温度以及试验应力的4层Abductive网络预测模型,对CMSX-4与CMSX-10合金进行了不同试验条件下的寿命预测,并用试验所得的合金lgt_r-lgσ曲线进行了验证。结果表明:Abductive网络具有高的准确性与很好的适用性,能够准确预测不同成分镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命。     

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。