晶体取向对镍基单晶DD6合金蠕变性能的影响

针对航空发动机镍基单晶涡轮叶片高温服役下蠕变寿命的取向敏感性难题，开展了DD6单晶合金［001］、［011］与［111］3种典型取向在980^oC下的蠕变试验，获得了服役温度下单晶合金的蠕变寿命、伸长率，均为［111］取向>［001］取向>［011］取向；通过对蠕变过程中微观组织演化以及蠕变断裂后断口形貌进行分析，揭示了不同取向下单晶合金的蠕变失效机理；基于晶体塑性理论，建立了DD6单晶考虑取向敏感性的粘塑性本构及损伤方程，能够较好地拟合不同晶体取向单晶的蠕变过程，为单晶叶片的强度分析与寿命预测提供参考。     

基于晶体取向的镍基单晶叶片可靠性研究

研究了晶体取向的概率描述模型,收集叶片晶体取向随机数据,分析并给出其分布函数。通过晶体塑性理论对冷却叶片进行有限元强度分析,确定危险区域。在确定性蠕变寿命分析计算的基础上,进一步对单晶叶片蠕变寿命进行可靠性研究。利用Monte Carlo法计算冷却叶片蠕变寿命的随机响应,研究了在晶体取向随机因素影响下叶片蠕变寿命的分布。     

CMSX－3镍基单晶高温合金的蠕变－疲劳行为

对镍基单晶高温合金ＣＭＳＸ－３在９００℃、较高应力幅下进行蠕变－疲劳交互作用试验。结果表明，循环蠕变的保持时间显著地影响材料的断裂寿命和断裂应变；应变量与总保持时间有对应关系。可用γ强化的单晶高温合金蠕变－疲劳交互作用机制对此作出解释。     

Al-Cu合金中第二相对蠕变的影响

研究 Al-Cu(4.3%)合金中第二相(θ′、θ相)对蠕变的影响,蠕变温度为140-190℃(413-463°K),蠕变应力为10-20公斤/平方毫米.结果表明:含θ′相和含θ相的合金的稳定蠕变速度与温度、应力的关系都遵守:ε_=Aexp(-(Uo-ασ)/kT)规律.含θ′相合金的激活能 U_o(θ′)=13600卡/克分子,含θ相合金的激活能 U_o(θ)=36000卡/克分子.温度一定,应力较低时,含θ′相合金的蠕变速度较含θ相合金的小,但应力增加,可能出现相反情况,即存在所谓“转折应力”.蠕变温度增加转折应力增大.认为控制含θ′相合金的蠕变机构是位错切过θ′相.用电子显微镜观察了蠕变后试样的组织.理论上估计了位错切割θ′相所需的激活能.     

CMSX—3镍基单晶高温合金的蠕变—疲劳行为

对镍基单晶高温合金ＣＭＳＸ－３在９００℃、较高应力幅下进行蠕变－疲劳交互作用试验。结果表明，循环蠕变的保持时间显著地影响材料的断裂寿命和断裂应变；应变量与总保持时间有对应关系。可用γ＾１强化的单晶高温合金蠕变－疲劳交互作用机制对此作出解释。     

基于热固振耦合的某附件壳体蠕变-热疲劳寿命预测方法

提出一种基于热固振耦合的某附件壳体蠕变 热疲劳寿命预测方法,主要是基于ANSYS Fluent模块进行流固热耦合,仿真结果得到的附件壳体温度场分布并通过实测数据进行结果验证,再通过温度场数据传递途径结合ANSYS Workbench模块进行附件壳体热固振耦合仿真得到壳体应力应变场,然后基于线性累计损伤理论耦合附件壳体蠕变持久寿命和热疲劳寿命,最终得到其蠕变 热疲劳寿命预测结果。针对附件壳体,一方面对比分析了单纯热疲劳寿命（41 063个循环寿命）与蠕变 热疲劳（39 054个循环寿命）,通过结果得知航空发动机附件系统高热环境下蠕变作用对附件壳体热疲劳寿命是存在显著影响的;另一方面对比分析了基于稳态温度场的蠕变 热疲劳（23 334个循环寿命）与基于瞬态温度场（考虑温变速率）的蠕变 热疲劳（24 545个循环寿命）,结果表明温变速率在一定程度上影响航空发动机附件系统结构的蠕变 热疲劳寿命。     

服役材料寿命预测的小冲孔蠕变试验研究

为了尝试将小冲孔试验技术应用于服役设备寿命预测,对服役后的Cr5Mo以及12Cr1Mo V进行不同载荷下的小冲孔蠕变试验,与常规单轴蠕变试验结果比对,建立了服役材料的小冲孔蠕变寿命分析方法。分析结果表明:高温、恒载下小冲孔曲线存在明显的蠕变减速、恒速、加速阶段,小冲孔试验具有替代传统蠕变试验的能力。随着载荷的增大,小冲孔稳态蠕变速率不断增加,而蠕变断裂时间则逐渐缩短。稳态蠕变速率与载荷之间可以使用Norton方程表示,而断裂寿命则与小冲孔载荷之间则存在幂函数关系。基于Larson-Miller法,建立蠕变断裂寿命与温度、载荷之间的参数化关系从而实现基于小冲孔试验的服役材料蠕变寿命外推。     

基于热力耦合计算的涡轮叶片疲劳?蠕变寿命预测

对Morrow修正公式中的疲劳强度系数和疲劳强度指数进行修正,建立了涡轮叶片低周疲劳寿命预测模型.利用有限元软件ANSYS对涡轮叶片进行热力耦合计算,得到了涡轮叶片在离心、温度及气动三种载荷联合作用下的应力应变分布规律.应用所提出的低周疲劳寿命预测模型和蠕变持久方程,对在叶身上选取的5个考核点进行了疲劳/蠕变寿命预测.结果表明:叶片寿命为13 114次工作循环,叶片进气面根部的寿命最小,应为涡轮叶片检查和维修的重点部位.     

油膜轴承巴氏合金ZChSnSb11-6衬套的蠕变寿命评估

摘要： 针对油膜轴承使用过程中巴氏合金ZChSnSb11-6衬套的蠕变损伤问题,设计了蠕变试验设备并对ZChSnSb11 6进行了蠕变试验.利用试验数据分别建立了基于Dom理论和恒速理论的2个稳态蠕变本构方程,通过试验验证了基于Dom理论的稳态蠕变本构方程的计算精度较高,其相对误差为1.52%;同时,基于ZChSnSb11 6的稳态蠕变本构方程建立了油膜轴承ZChSnSb11-6的蠕变寿命计算模型,以预测任意工况下轴承的使用寿命;测量了ZChSnSb11 6蠕变后的电阻率和硬度,分析了两者的关系并建立了基于电阻率的ZChSnSb11-6蠕变寿命评估模型,提出了一种通过测量合金电阻率评估轴承使用寿命的方法.     

用蠕变内应力预测高温管道残余寿命

用恒应变速率法测定高温管道蠕变内应力并预测其残余寿命,不管是以蠕变极限为失效准则,还是以持久强度为失效准则,都可获得令人满意的结果;而以蠕变极限为失效准则的蠕变内应力法与常规的以蠕变试验为基础的等温外推法相比,还具有试验时间短的优点。     

Effect of temperature and stress on high temperature creep behavior of Ni3Al-based single crystal superalloy

The creep behavior and dislocations mechanism of the Ni₃Al-based single crystal alloy IC6SX with [001] orientation were investigated under the testing conditions of 1100 ?°C/137 ?MPa, 1100 ?°C/120 ?MPa and 1070 ?°C/137 ?MPa. It was observed that the temperature and stress had a significant effect on the high temperature creep life of the single crystal alloy. As the temperature was reduced from 1100 ?°C to 1070 ?°C, the creep life increased from 65.07 ?h to 313.8 ?h. As the stress was reduced to 120 ?MPa, the creep life increased to 243.3 ?h. Under the high temperature and low stress condition the dislocations entered the γ′ phase by climbing caused by the atomic diffusion, instead of slipping.     

Effect of the withdrawal rate on the microstructure and thermal durability of a third-generation single crystal superalloy

Single crystal Ni-based superalloys are the typical structural materials for high-pressure turbine blades, and their microstructure is critical in determining their mechanical properties. The withdrawal rate is a key parameter affecting the microstructure during the single crystal growth process. In the present work the effect of the withdrawal rate on the microstructure of a third-generation single crystal superalloy containing 6.8 ?wt% Re has been investigated, and the creep resistance of the alloy determined. The results showed that increased withdrawal rate refined the dendritic structure, reduced dendritic arm spacing, promoted the growth of secondary tertiary dendrites and decreased solidification segregation with a reduced size of γ′ phase. The porosity density of the as-cast alloy first decreased and then increased with the withdrawal rate, while the minimum porosity densityoccurred when the alloy was under the solidification condition of withdrawal rate of 4.5 ?mm/min. The maximum creep rupture life of 326.4 ?h of the heat-treated alloys under the test condition of 1100 ?°C/140 ?MPa also appeared at the alloys under the withdrawal rates of 4.5 ?mm/min. It is believed that the minimum porosity density and reduced size of the γ′ phase may be the main reasons for the enhanced creep rupture life of the alloys with withdrawal rates of 4.5 ?mm/min. This investigation provides theoretical support and a practical basis for the development of third-generation single crystal superalloys.     

DD3单晶镍基超合金高温力学性能

采用扫描电镜（ＳＥＭ）研究了单晶镍基高温合金ＤＤ３的高温蠕变性能和低应变速率下的拉伸行为。结果表明，ＤＤ３合金表现出良好的蠕变强度和较高的蠕变寿命；拉伸过程中合金的屈服强度在室温１１０３３Ｋ之间保持不变，当温度大于１０３３Ｋ后，屈服强度显著降低。断口分析表明，这类材料具有独特的断裂方式，断口为混合型，即包括韧性断裂和局部区域的解理断裂特征。     

考虑加载历史影响的蠕变试验数据整理方法

本文根据页岩多级循环单轴压缩蠕变试验所得的数据,分析研究了加载历史对岩石试件变形的影响,提出了一种考虑这种影响的多级循环蠕变试验数据的整理方法。用该法整理出来的结果,比较真实地反映了岩石试件本身的流变力学行为,从而有助于建立岩石的本构方程。这种方法可供对粘弹塑性岩石进行多级循环蠕变试验时整理所得到的试验数据之用。     

镍基单晶高温合金蠕变机制研究进展

 叶片在服役过程中主要承受〈001〉轴向的离心载荷，由离心应力导致的蠕变损伤是叶片的主要失效机制之一。基于单晶叶片的典型服役条件，总结了国内外关于高温低应力和中温高应力蠕变变形损伤机制的研究现状，指出深入开展含典型缺陷单晶高温合金蠕变行为、氧化和热腐蚀对单晶合金蠕变-疲劳变形损伤机制影响研究十分必要。     

Creep behavior and dislocation mechanism of Ni3Al based single crystal alloy IC6SX at 760°C

The creep behavior and dislocation mechanism of Ni₃Al-based single crystal alloys IC6SX with crystal orientation [001] which was prepared by seed crystal method under the testing conditions of 760 ​°C/500 ​MPa,760 ​°C/540 ​MPa and 760 ​°C/580 ​MPa were investigated. The experimental results showed that the creep properties, dislocation morphology and mechanism of this alloy were different under different stress conditions. With the stress increasing from 500 ​MPa to 580 ​MPa, the creep life decreased from more than 1000h to 32.64h. The cubic degree of γ′ phase in single crystal alloy decreased obviously and the size of γ′ phase increased. The mechanism of dislocation movement also changed with the increasing stress. It was found that after the specimen was tested under the condition of 760 ​°C/500 ​MPa the dislocation network prevented the movement of dislocations and it was difficult for dislocations to enter the γ′ phase from the γ/γ′ interface. When the stress was 540 ​MPa, the dislocations cut into the γ′ phase by stacking fault. Furthermore, with the stress increasing to 580 ​MPa, the dislocation entered the γ′ phase in the form of extended dislocation and Lomer-Cottrell dislocation.     

单链晶体的平衡态分析

本文用统计力学的方法分析了单链晶体的平衡态．通过计算得到平衡态尺寸，平衡态尺寸与温度及单链的分子量有关．从单链晶体的热力学分析也得到了类似的平衡态尺寸表示式．比较两个结果，可从分子理论的基础上来理解单链晶体的侧表面自由能及折迭表面自由能．     

多轴应力下蠕变疲劳寿命预测

通过对不同应变保持时间下的拉压，扭转和拉扭组合高温疲劳试验结果的分析，揭示了高温多轴应力不蠕变－疲劳失效行为的主要因素，进而提出了简捷有效的寿命计算模型和计算方法。