铸造镍基高温合金M963的高温低周疲劳行为

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【国家自然科学基金】_高温低周疲劳_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140730

2012年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
科研热词低周疲劳寿命预测高温退化高温合金高温低周疲劳长期服役镍基单晶合金转子裂纹扩展速率裂纹密度表面短裂纹蒙特卡罗模拟组织损伤短裂纹疲劳裂纹扩展速率疲劳热应力汽轮机服役改进神经网络恢复热处理性能退化寿命损耗在线监测单胞模型分形 30cr1mo1v钢
2011年科研热词低周疲劳涡轮叶片汽轮机转子加载速率高温合金高温低周疲劳高温高低周复合疲劳金属材料裂纹蠕变能量耗损短裂纹疲劳特性曲线疲劳热轧温度有限元方法晶粒细化晶粒旋转电磁场断裂振动应力拉伸性能应变速率应变能寿命预测寿命定向凝固孕育剂复杂应力状态双对数线性单晶高温合金力学性能分形维数分形低周疲劳损伤低周疲劳性能 nz2新锆合金 30cr1mo1v钢推荐指数 3 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年序号 1 2 3 4 5 6 7 8
科研热词相位差疲劳断口循环变形寿命预测多轴低周疲劳低周疲劳 n18(nz2)合金 gh4169合金
推荐指数 1 1 1 1 1 4
科研热词疲劳断口循环变形低周疲劳 n18合金
推荐指数 1 1 1 1
推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39

镍基单晶高温合金性能的研究

金的性能进行研究，具有一定的实际意义。
前制造先进航空发动机和燃气轮机叶片的主要材料。为了满足高性能航空发动机的设计需求，多年
来，国十分重视镍基单晶高温合金的研制和开发。各单晶高温合金一直沿着其独特的道路发展。随着合金设计理论水平的提高和生产工艺的改进，相继出现良好的综合性能的镍基单晶高温合金。对这种合
６Ｐｅｔｒｅ，ｅｔｎｅ，ｉｒＲ，ｔａ．ｃｅｔｕｔｒｆｒｓｕｅｔｅｓｎＧＷｓｅｇｎＨＨｏｅｅ，１ＭｉｒｓｒｃｕｅｏＰｅｓｒ￣
柳松青（哈尔滨工业大学，哈尔滨市１００５０１）
摘要：究在两种凝固条件下，研热处理对镍基单晶高温合金性能的影响。研究表明：相为０５时，．镍基单晶高温合金在９０ｌ５ ℃有最佳的蠕变性能；显微疏松对８０５～００５ ℃的高周疲劳以及７０５ ℃低周疲劳有明显的影
ｍａｃｔｐａｅ０５ａｄｔｍｐｒｔｒ５～１５ｏＭｉｒｓｒｃｕｅｐｒｓｔａｂｉｕｆｅｃｎｎｅｗｉａｈｈｓ．ｎｅｅａｕｅ９０００Ｃ．ｃｏｔｕｔｒｏｏｉｈｄｏｖｏｓｉｌｎｅｏｙｎｕｈｇｙｌｔｕｔ５￣ｎｗｙｌｔｕｔ５￣．ｈｎｈｇｍｐｒｔｒａｉｎｐｅｒｄｗｉｉｈｃｃｅｆｉｅａ０（ａｄｌｃｃｅｆｉｅａ０（Ｗｅｉｈｔａｇ８３ｏａｇ７３ｅｅａｕｅｇｒｄｅｔｐａｅｔａｈｃｓｉｇｐｏｅｓ。ｐｏｅａｔｒｃｓｉｒｖｍｅｔｆｐｒｒｎｅｗｉｈｓｓｐｒｌｙｗｈｃｏｓｓｅｉｈｒａｓｉｅｉ— ｎｍｎｅｆｍａｃｔｔｉｕｅａｌｉｈｐｓｅｓｄｈｇｅｕｔｒｓｓ０ｏｈｏｃｃ

镍基高温合金宏微观塑变行为及性能控制

精彩摘录
然而，镍基高温合金在服役过程中常常会受到各种复杂应力的作用，导致其塑性变形行为及性能发生变化，从而影响其服役性能。因此，对镍基高温合金的塑变行为及性能控制进行研究具有重要的实际意义。
精彩摘录
《镍基高温合金宏微观塑变行为及性能控制》这本书对镍基高温合金的塑变行为及性能控制进行了深入的研究和分析，从宏微观两个角度阐述了镍基高温合金的塑性变形机制和性能控制方法。下面我们将从书中选取一些精彩的摘录进行分享。
目录分析
这一章主要介绍了镍基高温合金的重要性和研究背景，阐述了本书的主题和目的。镍基高温合金在航空、能源、化工等领域具有广泛的应用，其宏微观塑变行为及性能控制对于理解材料的应用和优化设计具有重要意义。
目录分析
第二章：镍基高温合金的微拉伸力学性能及变形机制这一章主要研究了镍基高温合金在微拉伸条件下的力学性能和变形机制。通过实验和理论分析，揭示了合金的微拉伸性能和变形机制，为理解合金在复杂应力状态下的行为提供了重要信息。
通过阅读这本书，读者可以深入了解镍基高温合金的力学性能和结构变化特点，掌握合金在高温下的变形规律和性能控制方法。这些知识对于开发高性能的镍基高温合金材料具有重要意义，并为航空航天、能源等领域的研究和应用提供了重要的理论支持和实践指导。本书还提供了大量的
精彩摘录
精彩摘录
《镍基高温合金宏微观塑变行为及性能控制》精彩摘录在航空航天、能源、化工等领域，高温合金的应用越来越广泛，而镍基高温合金作为高温合金中的一种重要类型，因其具有良好的高温强度、抗氧化性和抗腐蚀性等特点，被广泛应用于制造航空发动机、燃气轮机等高温部件。
内容摘要
这部分内容主要合金在变形和服役过程中的微观组织变化，包括晶粒大小、晶界结构、相变动力学等。作者通过分析这些微观结构变化对合金性能的影响，揭示了合金在高温下的力学性能和稳定性变化规律。书中还介绍了合金中相变的控制方法，以及如何通过优化合金成分和热处理工艺来调节相变行为。

不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能

技术改造—308—不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能薛庆增（海装沈阳局驻沈阳地区某军事代表室，辽宁沈阳 110043）镍基单晶高温合金因具有非常优异的综合性能而成为先进航空发动机涡轮工作叶片和导向叶片的关键材料。

涡轮叶片作为航空发动机中的关键热端部件，服役时不同位置的温度差别较大，存在极其复杂的温度场，承受较大的热应力，同时还承受高离心力和高温交变载荷作用，因此常发生应变控制的低周疲劳失效。

为此，对一种Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金在800,980℃下的低周疲劳性能进行了研究，拟为单晶高温合金的工程应用提供参考。

1试样制备与试验方法在水冷型高温梯度真空感应单晶炉中制备Ni-Cr-Co-Mo-W -Ta-Nb-Re-Al-Hf-C 系单晶高温合金棒，采用Ｘ射线极图法测得合金的晶体取向为[001]取向，取向偏离角度保持在10°以内。

采用箱式电阻热处理炉对合金进行热处理，热处理工艺为1290℃×1h＋1300℃×2h＋1315℃×2h＋1330℃×6h 空冷＋1140℃×4h 空冷＋870℃×32h 空冷。

将热处理后试样加工成低周疲劳试样，采用DST-5型低周疲劳试验机对试样进行低周疲劳试验，试验温度分别为800，980℃，采用总应变控制法，加载应变速率为5×10-3s -1，应变比为-1，应力波形为三角形。

在100℃、质量分数为25%的高锰酸钾溶液中，利用水煮法去除疲劳断口表面的氧化皮，然后进行超声清洗，采用S4800型扫描电镜观察疲劳断口形貌。

在疲劳断口附近位置截取试样，采用双喷电解法制备透射试样，在JEM-2000FX 型透射电镜下观察位错形貌。

2试验结果与讨论2.1合金的低周疲劳寿命在800，980℃下，合金的低周疲劳寿命（失效循环次数）均随总应变幅的增加而降低；总应变幅相同时，980℃下合金的疲劳寿命低于800℃下的；总应变幅较高时，2种温度下合金的疲劳寿命相差较小，总应变幅较低时，合金的疲劳寿命相差较大。

GH3044的低周疲劳行为研究

ｆｌｗｄｂｆｎｎｎａｅｉｇｂｈｖｏｓｔｏｍｔｐｒｕｅＲｏｏｅｙｓｔｉｇａｄｈｄｎｅａｉｒａｌｏｍｅａｒ（Ｔ）ａｄ６０ｏｅｐｃｖｌ，ｗｉｏｌｂｘｌｎｄｂｌｏｅｒｎｅｔｎ０Ｃｒｓｅｔｅｉｙｈｃｃｕｄｅｅｐａｅｙｈｉ
［文章编号］１７－２４（０２０－０６０６３１２１）１００－５６
ＬｏＣｙｌｔｇｅＢｅｖｏｆＳｅａｌｙＧＨ３４ｗｃｅＦａｉｕｈａｉｒｏｕｐｒｌｏ０４
ａｅａｅｍｐｒｔｅｔＥｌｖｔｄＴｅｅａｕｒ
给出了Ｇ０４合金在此温度下的疲劳参数。合金的循环应力响应行为在室温下呈现循环硬化而后软化的特征，Ｈ３４而在６ＯＯ
℃时呈现循环硬化的特征，原因在于循环变形过程中位错之间以及位错与析出相之间的相互作用。ＣｆｎＭｎｏ模型预测ｏｉａｓ．ｎ精度在 ± ２倍分散带以内。［关键词］高温合金；低周疲劳；应变寿命；环硬化／循软化；应力一应变曲线［中图分类号］Ｇ３．Ｔ１２３［文献标志码］Ａｄｉ１．９９ｊｉｎ１７－１．０２０．０ｏ：０３６／．ｓ．６３２４２１．１０２ｓ６
［修订１期］２１３０１年９月１日
【作者简介】张仕朝（９２一）男，１８年，硕士，师，工程主要从事材料疲劳断裂等方面的研究。
第１期
张仕朝，于慧臣：Ｈ０４的低周疲劳行为研究Ｇ３４

一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为

ｔｒｓｈｆｃｓｏｍｐｒｔｒｎｔｉｗｅｌｔｎｐｏｅｔｓｏｅａｌｙｗｅｅａａｙｅｉｅｏｔｅｕｅｏｓｒａｉｎｌｅ．ＴｅｅｅｔｆｔＩｅｅａｕｅａｄｓｒｎｄｌｉｏｒｐｒｅｔｌｒｎｌｚｄｗｔｍｉｒｓｒｔｒｂｅｖｔ．ａｍｅｉｆｈｏｈｕｏ
维普资讯
Ｏ８年第２Ｏ第１３卷２月期
失效分析与预防．Ｎ．１３．ｏ１
一
种定向凝固镍基洎 △ 的Ｉ低疲劳行为吉Ｉ金高洎 ’ 周同皿＝ｉ同ｎｎＩ
ＬｏＣｙｌｔｇｅＢｅａｉｒｏｒｃｉｎｌｌｆｅＮｉｋｌｗｃｅＦａｉｕｈｖｏｆａＤｉｅｔｏａｌＳｏｉｉｄｃｅｙｄｉＢａｅＳｕｐｒｌｏｓｅａｌｙ
ＹＵｉｃｅＨｕ・ｈｎ，ＬＩＹｉｎｇ，ＺＨＡＮＧｏ・ｏｇ，ＷＵｅｒｎＧｕｄｎＸｕ・ｅ
Ｔｅｒｓｌｎｉａｅｈｔｔｍｐｒｔｒａｂｉｕｆｃｉｎｏｅｏｍａｉｎｏｅａｌｙｈｌｙｓｏｄｃｃｉａｄｎｎｅｈｅｕｔｉｄｃｔｔａｅｅａｕｅｈｄｏｖｏｓａｅｔｎｄｆｒｔｆｔｏ，ｔｅａｏｈｗｅｙｌｈｒｅｉｇｗｈｎｓｄｏｏｈｌｌｃｔｍｐｒｔｒＳｌｗｒｔａ６ｅｅａｕｅＷａｏｅｎ７０％ａｄｓｏｄｃｃｉｏｔｎｎｔ５％ａｄ９０．Ｔｅｅｗｌｄｆｅｅｔｄｆｒａｉｎｍｅｈｎｓｈｎｈｗｅｙｌｓｆｉｇａ０ｃｅ８ｎ８％ｈｒｅ￣ｉｒｎｅｏ＇ｍｔｃａｉｍｓｏ

铸造镍基高温合金M963的高温低周疲劳行为

铸造镍基高温合金M963的高温低周疲劳行为
黄志伟;袁福河;王中光;朱世杰;王富岗
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】2007(43)7
【摘要】对铸造镍基高温合金M963在900℃下的低周疲劳行为进行了研究,实验采取轴向总应变控制,应变速率分别为4×10^(-3)s^(-1)和1×10^(-4)s^(-1)．结
果表明:在相同的总应变幅下,合金在低应变速率下具有较低的寿命,这归因于与时间相关的机制如氧化的损伤作用．疲劳断面以及纵向剖面的SEM分析表明,疲劳裂纹通常萌生于试样表面或亚表面的碳化物或铸造缺陷处．而当应变速率较低时,某些
裂纹会在试样表面的枝晶间区域萌生．两种应变速率下疲劳裂纹开裂均呈穿晶形式．【总页数】5页(P678-682)
【关键词】镍基高温合金;高温低周疲劳;应变速率;裂纹
【作者】黄志伟;袁福河;王中光;朱世杰;王富岗
【作者单位】大连理工大学材料学院;中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家实
验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG111.8;TG146.1
【相关文献】
1.镍基高温合金GH4049的高温低周疲劳行为 [J], 洪鹤;孙家仲;陈立佳
2.一种定向凝固镍基高温合金的高温低周疲劳行为 [J], 于慧臣;李影;张国栋;吴学
仁
3.新型抗热腐蚀镍基高温合金K44的高温低周疲劳行为 [J], 李志军;周兰章;郭建亭;姚俊
4.镍基高温合金GH4145/SQ的高温低周疲劳行为 [J], 梅小瑜;许好好;徐长威;陈小林;叶笃毅
5.铸造镍基高温合金K52的低周疲劳行为 [J], 姚俊;郭建亭;袁超;李志军
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高温合金的高温疲劳裂纹扩展门槛值试验

高温合金的高温疲劳裂纹扩展门槛值试验王亮;黄新跃;郭广平【摘要】疲劳裂纹扩展门槛值反映材料抗裂纹扩展的能力,是重要的材料性能指标.室温疲劳试验已经成为标准试验方法,但是该方法能否拓展到高温下,并应用于高温合金,尚无试验数据.根据目前的测试技术,试验温度在600℃以下可以使用目测法进行裂纹扩展试验,而在600℃以上,由于试样表面氧化,目测无法观察,所以使用自动测量方法——直流电位法.但由于裂纹扩展门槛值试验时间很长(上百小时),试验难度非常大.该文介绍了粉末高温合金、变形高温合金以及定向凝固高温合金3种高温合金最高到850℃的疲劳裂纹扩展门槛值试验,使用目测法和直流电位法两种方法进行裂纹长度测量.结果表明:直流电位法可以用于高温疲劳裂纹扩展门槛值试验,但试验数据还存在一定的分散性,尚需进一步研究提高裂纹长度测量精度.【期刊名称】《理化检验-物理分册》【年(卷),期】2015(051)006【总页数】5页(P394-398)【关键词】高温疲劳试验;高温疲劳裂纹扩展门槛值;直流电位法;高温合金【作者】王亮;黄新跃;郭广平【作者单位】中航工业北京航空材料研究院,先进高温结构材料重点实验室,航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京100095;中航工业北京航空材料研究院,先进高温结构材料重点实验室,航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京100095;中航工业北京航空材料研究院,先进高温结构材料重点实验室,航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG155.5;TB302.11964年，Lui H W［1］通过观察分析疲劳裂纹扩展试验数据发现，当疲劳裂纹扩展速率da／dN趋向于零时，裂纹尖端的应力强度因子范围ΔK趋向于一个极小值，这个对应零裂纹扩展速率的应力强度因子范围的极小值是一个与加载应力比R相关的材料参数，被称作疲劳裂纹扩展门槛值，即ΔKth。

在门槛值区，随着ΔK的逐渐降低，裂纹扩展速率趋势发生变化，不再是匀速下降，而是加速下降。

FGH96镍基高温合金的高温低周疲劳断裂机理研究

FGH96镍基高温合金的高温低周疲劳断裂机理研究顾玉丽，何玉怀，陶春虎，郑飞，张国栋（北京航空材料研究院，北京 100095）一、实验结果与讨论1疲劳断口分析该合金断口有明显的三个特征区域即疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区，两温度下断口起伏均较大，疲劳源区和扩展区断面较平坦，光滑，颜色呈现高温色，瞬断区较粗糙呈纤维状，暗灰色，其中，瞬断区所占断口面积的比例最大。

两温度下合金断裂均为沿周边起源的多源断裂，源区未见明显的冶金缺陷，与较低应变幅比较，在较高应变幅下，试样裂纹源的个数增多即所受应力增大，呈明显的沿周边起源特征，裂纹扩展区面积较小。

裂纹源及其附近区为明显的穿晶解理特征，疲劳裂纹早期扩展方式均是穿晶型的，与实验温度和应变幅无关。

(a)(b)图1 550℃的疲劳断口低倍形貌(a)Δε/2=0.42 at 550℃; (b)Δε/2=0.8 at 550℃;扩展区可见明显的疲劳条带特征和二次裂纹。

其中，在550℃时，在疲劳裂纹扩展区可见到非常清晰的疲劳条带，同时也可发现疲劳条带与穿晶二次裂纹相平行，在720℃时，疲劳条带表面明显覆盖有氧化皮，同时发现沿着合金晶界出现了一些细小的二次裂纹，但从整个断口扩展区形貌来看，沿晶断裂特征并不明显。

大量研究表明，循环塑性变形、蠕变和环境是影响材料高温低周疲劳寿命的最重要的三个因素，由于合金在较高温度下的疲劳寿命较低（应变幅-疲劳寿命曲线表示），并且合金在本实验条件下蠕变损伤并不明显，因此，可以认为FGH96合金在较高温度下具有较低的疲劳寿命是与氧化损伤和材料的塑性变形密切相关，氧化会降低合金的疲劳寿命是因为它加快了穿晶型裂纹萌生和扩展的速率。

应变幅-疲劳寿命曲线可以看出，在较低应变幅下，合金的疲劳寿命较长，也就是说它在高温下滞留的时间更长，而氧化损伤又是与时间和温度相关的过程，因而在较低的应变幅下合金的疲劳寿命随温度的升高而降低，在此阶段，温度对合金的疲劳寿命起主导作用；同一温度下，较低应变幅在高温下滞留时间较长，也就是说它的氧化损伤效应更明显，但疲劳寿命却比高应变幅的长，这是75与合金的循环塑性变形有关。

镍基高温合金

金属材料学
发动机涡轮盘用高温合金
•喷射沉积快速凝固工艺制造的高温合金涡轮盘，与粉末高
温合金相比，工序简单，成本降低，具有良好的锻造加工性能。 •快凝组织特性又奠定了其性能优势，包括远优于铸锻工艺、相当或高Ｆ粉末冶金工艺的强度与持久寿命，优于粉末冶金工艺的塑性、韧性及低周疲劳寿命，因晶粒细化而改善的热加工性能等。
西北工业大学材料学院陈铮本科生学位课金属材料学
11
发动机涡轮盘用高温合金
•就涡轮盘材料而论，除广泛使用的粉末盘及其发展型的双性能粉末盘、三性指粉末盘外，细晶变形盘由于成本低也被看好。 •俄罗斯就坚恃认为采用传统熔铸变形盘，
完全可满足第四、五代发动机的需要。
12
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
西北工业大学材料学院陈铮本科生学位课金属材料学
13
发动机涡轮盘用高温合金
•由于传统变形盘的工艺设备均能使蔼用，且材料利用率高，成本明显低于粉末盘， •因此，喷射盘有可能成为粉末盘的强劲对手，是一种有极大发展潜力的制备技术。
西北工业大学
材料学院
陈铮
本科生学位课
金属材料学
14
航空发动机叶片材料
晶。
•发展的趋势是将结构一材料－工艺统一考虑，即
开发lamiloy技术，采用铸造及激光打孔工艺直按
制造发散冷却孔道。
西北工业大学材料学院陈铮本科生学位课金属材料学
16
航空发动机叶片材料
•金属间化合物与韧性金属组成的微叠层复合材料作为叶片的“热障涂层”受到重视。
•该技术依靠耐高温金属间化合物提供高温强度和
轮温度和转速提高；
西北工业大学

Haynes 230镍基超合金高温低周疲劳寿命预测

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｅｒｉｅｓｏｆｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｔｅｓｔｓａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｆｏｒＨａｙｎｅｓ２３０ｎｉｃｋｅｌ— ｂａｓｅｓｕｐｅｒａｌｌｏｙｕｎｄｅｒｔｈｅｔｏｔａｌｓｔｒａｉｎｃｏｎｔｒｏ１．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｔ８１６ ℃ ａｎｄ９２７ ℃ ．ｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｅｘ— ｈｉｂｉｔｓｃｙｃｌｉｃｈａｒｄｅｎｉｎｇ／ｓｏｆｔｅｎｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｈｉｇｈｅｒｔｏｔａｌｓｔｒａｉｎａｎｄｅｘｈｉｂｉｔｓｃｙｃｌｉｃｈａｒｄｅｎ－ｉｎｇ／ｓａｔｕｒａｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｌｏｗｅｒｔｏｔａｌｓｔｒａｉｎ．Ｇｅｎｅｒａｌｌｙ．ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓ— ｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｗｈｅｎｔｈｅｔｏｔａｌｓｔｒａｉｎｒａｎｇｅｉｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎ１．０％，ｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅａｔ９２７ ℃ ｉｓｌｏｎｇｅｒｔｈａｎｔｈａｔａｔ８１６ｃＣｄｕｅｔｏｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｓｍａｌｌｅｒｐｌａｓｔｉｃｓｔｒａｉｎａｍｐｌｉｔｕｄｅａｔ９２７ ℃ ｔｈａｎ８１６ｏＣａｔｈａｌｆｌｉｆｅ．ＴｈｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｗａｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅＭａｎｓｏｎ ——Ｃｏｆｉｎｅｑｕａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｉｅｓｏｆｔｈｅｔｗｏｍｏｄｅｌｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅｖａｌａｎｃｅａｎｄｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｂａｎｄｆａｃｔｏｒ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅＭａｎｓｏｎ—Ｃ０ｆｉｎｅｑｕａｔｉｏｎｈａｓｂｅｔｔｅｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈａｙｎｅｓ２３０ｎｉｃｋｅｌ—ｂａｓｅｓｕｐｅｒａｌｌｏｙ；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅ；ｃｙｃｌｉｃｈａｒｄｅｎｉｎｇ；ｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ

镍基耐蚀合金的高温低周疲劳行为研究

镍基耐蚀合金的高温低周疲劳行为研究随着工业技术的发展和对材料性能要求的不断提高，镍基耐蚀合金在高温环境下的应用越来越广泛。

然而，由于高温环境下的长期使用和循环载荷的作用，镍基耐蚀合金容易发生疲劳损伤，这对其安全可靠性带来了一定的挑战。

高温低周疲劳行为是镍基耐蚀合金在高温下疲劳失效的一种重要形式。

低周疲劳是指在高温下，载荷频率较低（一般小于1 Hz）且应力幅较大情况下的疲劳失效行为。

研究镍基耐蚀合金的高温低周疲劳行为，对于提高合金的疲劳寿命、延缓合金疲劳失效具有重要的意义。

在高温低周疲劳行为研究中，首先需要对合金的微观结构进行分析。

镍基耐蚀合金常常包含有大量的强化相，如γ’相和γ’’相，这些相的分布和形貌会对合金的高温低周疲劳性能产生重要影响。

合金中的强化相可以提高其抗蠕变性能，但也会影响其疲劳寿命。

因此，需要通过显微组织观察和分析手段，确定合金的强化相分布和形貌，以便深入理解合金的高温低周疲劳行为。

其次，应力-应变曲线是研究高温低周疲劳行为的重要指标。

通过对合金在高温下进行拉伸试验，可以得到应力-应变曲线，从而了解合金在高温下的力学性能。

在高温低周疲劳行为研究中，应力-应变曲线的取样是必不可少的，可以通过搭载相应仪器对合金进行加载、测试和采样。

通过对应力-应变曲线的分析，可以了解合金在高温下的力学行为，为后续疲劳实验奠定基础。

另外，在高温低周疲劳行为研究中，需要进行疲劳寿命测试。

通过对镍基耐蚀合金在高温和循环载荷下的疲劳实验，可以得到其疲劳曲线。

疲劳寿命是指材料在给定应力幅、频率和温度下能够承受的循环载荷次数。

通过对疲劳寿命的测试和分析，可以评估合金的高温低周疲劳性能。

这些实验数据为合金在实际工程应用中的选取和设计提供了重要依据。

最后，在高温低周疲劳行为研究中，需要分析研究合金的疲劳失效机制。

高温低周疲劳行为的失效机制一般可分为几个方面，包括微观裂纹的扩展、晶间和晶内腐蚀等。

通过对合金断口的观察和分析，可以确定合金的疲劳失效机制，为合金的设计和应用提供科学依据。

镍基高温合金的高温疲劳行为模拟与优化

镍基高温合金的高温疲劳行为模拟与优化镍基高温合金是一类具有优异高温力学性能和抗氧化腐蚀能力的金属材料，广泛应用于航空、航天、能源等领域。

然而，在高温和高应力环境下，镍基高温合金容易受到疲劳损伤，限制了其使用寿命和可靠性。

因此，研究镍基高温合金的高温疲劳行为以及模拟与优化方法具有重要意义。

一、镍基高温合金的高温疲劳行为模拟为了准确描述镍基高温合金的高温疲劳行为，研究人员采用了多种试验方法和数学模型进行模拟。

1. 高温疲劳试验方法高温疲劳试验是研究材料在高温和循环载荷下的疲劳行为的关键手段。

常用的高温疲劳试验方法包括旋转弯曲疲劳试验、拉伸疲劳试验、高温往复疲劳试验等。

通过这些试验方法，可以得到材料在高温条件下的疲劳寿命、疲劳裂纹扩展速率等数据。

2. 疲劳损伤模型为了更好地理解镍基高温合金在高温疲劳条件下的行为，研究人员建立了各种数学模型来描述其疲劳损伤行为。

常见的疲劳损伤模型包括线性累积损伤模型、裂纹扩展模型和塑性损伤模型等。

这些模型可以帮助研究人员预测材料在高温疲劳条件下的寿命和剩余寿命。

二、镍基高温合金的高温疲劳行为优化为了提高镍基高温合金的高温疲劳性能，研究人员通过优化材料的组织结构和合金化设计等手段，不断探索改善其高温疲劳行为的方法。

1. 组织结构优化镍基高温合金的组织结构对其高温疲劳性能具有重要影响。

通过合理的热处理工艺，可以调控合金的晶粒尺寸、相含量和相分布，从而改善合金的高温疲劳寿命和抗裂纹扩展能力。

2. 合金化设计优化通过添加适量的合金元素，如钛、铝、铌等，可以改善镍基高温合金的高温疲劳性能。

这些元素可以形成固溶体或弥散相，提高材料的强度和硬度，增加其抗疲劳损伤的能力。

3. 表面处理优化镍基高温合金的表面处理也是提高其高温疲劳性能的一个重要方面。

例如，通过表面喷丸、氧化保护涂层等方法，可以增强材料的表面硬度和抗氧化性能，从而延长其高温疲劳寿命。

4. 数值模拟优化结合数值模拟方法，可以预测镍基高温合金在高温疲劳条件下的行为，并优化材料的设计。

高温合金的疲劳性能与应用

高温合金的疲劳性能与应用咱先来说说啥是高温合金。

这高温合金啊，可不是一般的材料，它就像材料界的“超级英雄”，能在高温环境下依然保持强大的性能。

我记得有一次，我去一个工厂参观。

那里面机器轰鸣，热气腾腾的，就跟个大蒸笼似的。

当时我就很好奇，到底是啥材料能在这样的高温环境下还正常运转呢？一打听，原来是高温合金在发挥作用。

咱再来说说这高温合金的疲劳性能。

啥叫疲劳性能呢？简单说，就是材料能承受多少次反复的“折腾”还不“罢工”。

高温合金在这方面那可真是厉害得很！你想啊，在高温下，材料内部的原子就像一群调皮的孩子，到处乱跑，这就让材料容易累，容易出问题。

但高温合金不一样，它就像是经过特别训练的“战士”，能扛住这种高温带来的“疲劳攻击”。

比如说在航空发动机里，叶片不停地转啊转，温度又高，压力又大。

要是普通材料，早就累得不行了，可高温合金就能稳稳地撑住。

为啥呢？因为它的组织结构特别巧妙，就像一个精密设计的防御系统，能有效地抵抗疲劳裂纹的产生和扩展。

还有在汽车的涡轮增压系统中，高温合金也大显身手。

发动机一转起来，那温度迅速升高，这对材料的疲劳性能可是个巨大的考验。

但高温合金不怕，它能在这样的恶劣条件下，保证涡轮叶片长时间稳定工作，让汽车跑得更欢实。

在能源领域，像火力发电的设备里，高温合金也是不可或缺的。

那里面的环境简直就是“火焰山”，一般材料进去就得化成水，可高温合金就能在这样的高温中坚持工作，一次次承受热循环带来的疲劳考验。

高温合金的应用那真是广泛得超乎想象。

从航空航天到能源动力，从汽车工业到化工领域，到处都有它的身影。

就拿航空航天来说吧，火箭发动机里的关键部件，没有高温合金根本就不行。

在太空中，温度变化极大，对材料的要求极高，高温合金就能轻松应对这种极端环境，保障航天器的安全运行。

在化工领域，一些反应釜需要在高温高压下工作，普通材料很快就会被腐蚀、损坏。

这时候高温合金就挺身而出，像个坚强的卫士，守护着化工生产的顺利进行。

DD419_镍基单晶高温合金980_℃下低周疲劳行为研究

第４２卷第４期２０２３年８月沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ４２Ｎｏ４Ａｕｇ２０２３收稿日期:２０２２－１２－２７基金项目:国家自然科学基金项目(５１８７１２２１)作者简介:祝祥(１９９７ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎮ通信作者:杜晓明(１９７６ )ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士ꎬ研究方向为先进铝合金的制备与加工成型ꎮ文章编号:１００３－１２５１(２０２３)０４－００６９－０６ＤＤ４１９镍基单晶高温合金９８０ħ下低周疲劳行为研究祝㊀祥１ꎬ杜晓明１ꎬ刘纪德２(１.沈阳理工大学材料科学与工程学院ꎬ沈阳１１０１５９ꎻ２.中国科学院金属研究所ꎬ沈阳１１００１６)摘㊀要:对ＤＤ４１９镍基单晶高温合金在９８０ħ下的低周疲劳行为进行试验研究ꎬ并对疲劳数据进行分析ꎬ获得该温度下合金疲劳参数ꎮ结果表明:该合金低周疲劳变形过程中ꎬ弹性变形起主要作用ꎬ塑性变形较低ꎻ循环应力响应行为以先循环软化㊁再趋于稳定为主要方式ꎬ并且随着应力幅的增加ꎬ循环寿命不断降低ꎮ低应变幅下ꎬ合金的疲劳断裂表现为脆性断裂的特征ꎬ并呈现出明显的多源疲劳特征ꎬ微观断口形貌的主要特征是出现准解理台阶ꎬ可判断准解理断裂是主要的断裂机制ꎮ关㊀键㊀词:镍基单晶高温合金ꎻ低周疲劳ꎻ疲劳寿命ꎻ断裂机制中图分类号:ＴＵ９７３.２＋５４文献标志码:ＡＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３－１２５１.２０２３.０４.０１１ＳｔｕｄｙｏｎＬｏｗＣｙｃｌｅＦａｔｉｇｕｅＢｅｈａｖｉｏｒｏｆＤＤ４１９ＮｉｃｋｅｌＢａｓｅＳｉｎｇｌｅＣｒｙｓｔａｌＳｕｐｅｒａｌｌｏｙａｔ９８０ħＺＨＵＸｉａｎｇ１ꎬＤＵＸｉａｏｍｉｎｇ１ꎬＬＩＵＪｉｄｅ２(１.ＳｈｅｎｙａｎｇＬｉｇｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１０１５９ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭｅｔａｌＲｅｓｅａｒｃｈꎬＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１００１６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｌｏｗ￣ｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆＤＤ４１９Ｎｉｃｋｅｌ￣ｂａｓｅｄｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｕｐｅｒａｌｌｏｙａｔ９８０ħｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｄａｔａｉｓａｎａｌｙｚｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｐａ￣ｒａｍｅｔｅｒｓ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｅｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｌａｙｓａｍａｊｏｒｒｏｌｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎꎬｗｈｉｌｅｐｌａｓｔｉｃｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｌｏｗ.Ｔｈｅｃｙｃｌｉｃｓｔｒｅｓｓｒｅ￣ｓｐｏｎｓｅｂｅｈａｖｉｏｒｉｓｃｙｃｌｉｃｓｏｆｔｅｎｉｎｇｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｓｔａｂｉｌｉｚｉｎｇꎬａｎｄｔｈｅｃｙｃｌｉｃｌｉｆｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｓｔｒｅｓｓａｍｐｌｉｔｕｄｅ.Ａｔｌｏｗｓｔｒａｉｎａｍｐｌｉｔｕｄｅꎬｔｈｅｆａｔｉｇｕｅｆｒａｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅａｌ￣ｌｏｙｓｈｏｗｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｒｉｔｔｌｅｆｒａｃｔｕｒｅꎬａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｓｏｂｖｉｏｕｓｍｕｌｔｉ￣ｓｏｕｒｃｅｆａｔｉｇｕｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ.Ｔｈｅｍａｉｎｆｅａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｉｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｑｕａｓｉ￣ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｆｒａｃｔｕｒｅꎬｂｙｗｈｉｃｈｉｔｃａｎｂｅｊｕｄｇｅｄｔｈａｔｔｈｅｑｕａｓｉ￣ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｆｒａｃｔｕｒｅｉｓｔｈｅｍａｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｎｉｃｋｅｌ￣ｂａｓｅｄｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｕｐｅｒａｌｌｏｙꎻｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅꎻｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅꎻｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ㊀㊀ＤＤ４１９镍基单晶高温合金相较于其他高温合金ꎬ具有高温强度高㊁综合力学性能好㊁铸造工艺性能良好等优势ꎬ广泛应用在航空发动机的涡轮叶片中[１]ꎮ与国外的ＣＭＳＸ￣４高温合金相比ꎬＤＤ４１９合金在拉伸性能㊁蠕变性能㊁抗氧化性能㊁耐热和耐腐蚀等方面的表现基本相近[２－３]ꎬ且其含铼元素少㊁制备成本低㊁使用范围更广ꎮ疲劳是高温合金最主要的失效形式ꎬ低周疲劳损伤又是涡轮叶片材料的主要失效形式之一ꎮ为确保构件服役过程中的安全与稳定ꎬ很多学者研究了高温合金材料的疲劳性能ꎮＦａｎ等[４]研究了镍基单晶高温合金ＤＤ１０分别在温度为７６０ħ和９８０ħ下不同应变幅的低周疲劳行为ꎬ结果表明:在高应变范围内ꎬ由于塑性变形ꎬ合金在７６０ħ时更容易萌生裂纹ꎻ在低应变范围内ꎬ９８０ħ时断口会出现明显的氧化损伤ꎬ加速了裂纹萌生ꎮＣｈａｒｌｅｓ等[５]研究了ＣＭＳＸ￣４合金低周疲劳过程中位错结构的变化ꎬ得出位错形态在低应力下类似于蠕变㊁高应力下与拉伸断裂类似的结论ꎮＤＤ４１９合金常作为燃气轮机涡轮叶片材料ꎬ其工作温度通常能达到９８０ħꎮ因此ꎬ本文研究ＤＤ４１９合金在９８０ħ下的低周疲劳断裂行为ꎬ并从理论上分析应变－寿命关系㊁循环应力响应行为及疲劳裂纹的产生与扩展行为之间的关系ꎬ以期获得关于该合金低周疲劳行为较为完整的认识ꎮ１㊀试验部分１.１㊀试样的制备试验选用含Ｒｅ第二代镍基单晶高温合金ꎬ其成分含量见表１ꎮ首先ꎬ用真空感应炉(ＶＩＤＰ￣２５型ꎬ沈阳真空技术研究所有限公司)冶炼试验合金的母合金ꎬ并在真空条件下浇铸形成母合金铸锭ꎬ采用螺旋选晶法ꎬ在工业用大型双区域加热真空高梯度单晶炉(ＺＧＤ￣２型ꎬ锦州航星真空设备有限公司)中制备具有<００１>取向的单晶棒材ꎻ然后ꎬ用热电偶温度计测量箱式热电阻炉(ＣＷＦ型ꎬ德国ＣＡＲＢＯＬＩＴＥＧＥＲＯ公司)的温度ꎬ测温结果满足ʃ５ħ的误差范围内再对单晶棒材进行热处理操作ꎻ之后ꎬ进行固溶处理(温度１２８０~１３００ħꎬ时间为９ｈꎬ空冷)ꎻ最后ꎬ进行两级时效处理(温度１１１０~１１５０ħꎬ时间４ｈꎬ空冷ꎻ温度８７０ħꎬ时间１４ｈꎬ空冷)ꎮ经完全热处理之后ꎬ将单晶棒材试样加工成如图１所示的尺寸ꎮ图１㊀单晶棒材试样尺寸表１㊀ＤＤ４１９合金成分含量(质量分数)％ＣｒＣｏＷＭｏＲｅＡｌＴｉＴａＨｆＮｉ６.８０９.３０６.５０１.００３.００５.８０１.１０６.５００.０９余量１.２㊀试验方法低周疲劳试验在电液伺服疲劳试验机(１００ｋＮ￣８型ꎬＭＴＳ系统公司)上进行ꎬ试验温度为９８０ħꎬ试验数据采集(按照对数采集)与处理全部在计算机上进行ꎮ具体试验条件见表２ꎮ表２㊀高温低周疲劳试验条件试验温度/ħ试验波形应变比应变速率/ｓ－１加载频率/Ｈｚ介质控制方式９８０三角波０.０５０.００６０.１５~０.３空气恒定应变㊀㊀ＤＤ４１９合金试样在低周疲劳试验后ꎬ采用线切割切下约２~３ｍｍ的断口试样ꎬ切割时尽量避０７沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷免破坏或污染切割部位ꎮ切割结束后将断口试样置于盛有丙酮溶液的烧杯中ꎬ并用超声波仪器清洗ꎬ冲洗完毕后烘干ꎬ得到清洁干净的断口试样ꎮ随后ꎬ采用扫描电子显微镜(Ｓ￣３４００Ｎ型ꎬ日立公司)观察断口的宏观和微观形貌ꎮ２㊀结果与讨论２.１㊀应变－寿命行为测得ＤＤ４１９高温合金在９８０ħ下的弹性应变幅(Δεｅ/２)㊁塑性应变幅(Δεｐ/２)和总应变幅(Δεｔ/２)与疲劳寿命(２Ｎｆ)之间的关系ꎬ在双对数坐标系下绘制关系曲线ꎬ如图２所示ꎮ图２㊀应变－疲劳寿命关系曲线㊀㊀塑性应变幅值和弹性应变幅值的交点称为过渡寿命ꎬ图２中两条曲线无交点ꎬ故ＤＤ４１９合金低周疲劳过程中不存在过渡寿命ꎮ由图２可见ꎬ弹性应变幅远远大于塑性应变幅ꎬ这一特点与多数高强度镍基高温合金相似ꎮ因此ꎬ在低周疲劳区间ꎬ弹性应变在变形中占主导地位ꎬ材料疲劳寿命的长短主要取决于强度ꎮ文献[６]指出ꎬ多数钴基合金由于塑性较好ꎬ在断裂过程中塑性往往起主要作用ꎮ对于恒定应变幅控制下的应变－寿命曲线ꎬ可用Ｍａｎｓｏｎ￣Ｃｏｆｆｉｎ[７]寿命模型来表达ꎬ公式为Δεｔ２＝Δεｅ２＋Δεｐ２＝σｆᶄＥ(２Ｎｆ)ｂ＋εｆᶄ(２Ｎｆ)ｃ(１)式中:σｆᶄ为疲劳强度系数ꎻｂ为疲劳强度指数ꎻεｆᶄ为疲劳延性系数ꎻｃ为疲劳延性指数ꎻＥ为弹性模量ꎮ将应变比为０.０５的ＤＤ４１９低周疲劳数据进行拟合ꎬ得到与疲劳相关的系数ꎬ代入式(１)可得Δεｔ２＝０.０５８９(２Ｎｆ)－０.６１７３＋０.０２３３(２Ｎｆ)－０.１７８４(２)根据式(２)并利用线性回归分析方法即可确定ＤＤ４１９镍基单晶高温合金在９８０ħ下的低周疲劳参数σｆᶄ㊁εｆᶄ㊁ｂ㊁ｃꎬ如表３所示ꎮ表３㊀ＤＤ４１９合金疲劳参数试验温度/ħσｆᶄ/ＭＰａεｆᶄｂｃＫᶄ/ＭＰａｎᶄＥ/ＧＰａ９８０２０４９０.０５８９－０.１７８４－０.６１７３３９０７０.２６９１８８２.２㊀循环应力－应变关系材料的循环应力－应变曲线能较好地体现低周疲劳条件下材料的实际应力和应变特征ꎮＤＤ４１９高温合金循环应力－应变关系曲线如图３所示ꎮ图３中曲线由半寿命附近的滞回曲线获得ꎬ详见文献[８]ꎬ可采用下式描述Δσ２＝Ｋᶄ(Δεｐ２)ｎᶄ(３)式中:Δσ/２为应力幅ꎻＫᶄ为循环强度系数ꎻｎᶄ为循环应变硬化指数ꎮ通过对图３中的试验数据进行非线性拟合ꎬ即可确定Ｋᶄ与ｎᶄ值(见表３)ꎮ图３㊀循环应力－应变关系曲线２.３㊀循环应力响应行为循环应力响应行为主要包括循环硬化㊁循环１７第４期㊀㊀㊀祝㊀祥等:ＤＤ４１９镍基单晶高温合金９８０ħ下低周疲劳行为研究稳定和循环软化三个阶段ꎮ在恒定应变控制的低周疲劳循环中ꎬ随着加载周次增加ꎬ应力逐渐上升是循环硬化ꎬ反之为循环软化ꎮ循环硬化和软化现象与材料的位错运动有关[９]ꎬ循环硬化可导致材料性能下降甚至失效ꎬ循环软化常伴随着循环应力水平的快速下降ꎬ通常出现在已经充满了位错缠结和阻碍的冷加工合金中ꎮ循环应力响应曲线反映了双对数坐标下应力幅与循环周次的关系ꎬＤＤ４１９高温合金在９８０ħ下循环应力响应曲线如图４所示ꎮ图４㊀ＤＤ４１９在９８０ħ下循环应力响应曲线㊀㊀从图４中可看出ꎬＤＤ４１９合金的循环应力响应行为与应变幅的大小密切相关ꎬ随着总应变幅值的不断增加ꎬ合金所受应力幅值亦逐渐增大ꎬ且疲劳寿命随循环周次减小而缩短ꎮ当应变幅为０.３％时ꎬ合金在循环过程中的应力响应行为呈现先循环软化㊁再过渡到循环稳定阶段ꎬ随后出现短暂硬化阶段ꎬ最后过渡到循环稳定阶段ꎬ直至突然断裂ꎻ当应变幅为０.４％时ꎬ合金循环应力响应行为的整体趋势与总应变幅为０.３％时相近ꎬ不同之处在于总应变幅为０.４％时ꎬ合金循环稳定阶段的疲劳周次要少ꎬ且循环软化行为更加明显ꎻ当总应变幅为０.５％时ꎬ合金首先显示出循环硬化ꎬ继而转入循环稳定过程ꎬ最后萌生出裂纹ꎬ并发生突然断裂ꎻ在总应变幅达到０.６％㊁０.７％时ꎬ由于循环周次不断上升ꎬ合金的循环应力响应行为也趋于稳定ꎬ但在疲劳过程的中期ꎬ合金的循环应力响应曲线由循环硬化过渡到循环软化ꎬ而疲劳过程后期ꎬ循环应力响应曲线又呈现了迅速下降的态势ꎬ随之在很短的疲劳周次中出现了突然断裂ꎮ２.４㊀断口形貌分析镍基高温合金疲劳断口的一个典型特征是有多个疲劳源区[１０]ꎮ图５为总应变幅分别为０.３％㊁０.５％㊁０.６％下断口的宏观形貌ꎮ图５㊀不同应变幅下疲劳断口的宏观形貌㊀㊀宏观上看ꎬ高温合金的疲劳断口形貌一般都比较粗糙ꎬ断口颜色呈青蓝色ꎮ疲劳裂纹主要萌生于试样边缘及附近ꎬ且有多个疲劳源ꎮ从图５中可见ꎬ随着总应变幅的增加ꎬ断口边缘及表面出现的疲劳裂纹也逐渐变多ꎬ导致疲劳断裂拓展速率加快ꎬ疲劳寿命降低ꎮ另外ꎬ疲劳断口区域主要由疲劳源㊁疲劳扩展区和瞬断区三部分组成[１１－１２]ꎬ图中Ａ㊁Ｂ㊁Ｃ分别代表疲劳源区㊁疲劳扩展区和瞬断区ꎬ三个区域具有明显的特征ꎮ随着总应变幅的增大ꎬ断口中三个部分的面积也发生２７沈㊀阳㊀理㊀工㊀大㊀学㊀学㊀报㊀㊀第４２卷了变化ꎬ其中瞬断区面积变化最大ꎬ在整个断口区域所占比重越来越大ꎻ随着低周疲劳测试过程中总应变幅的增加ꎬ合金在低周疲劳过程中承受的外加载荷逐渐增大ꎬ从而导致ＤＤ４１９合金低周疲劳断口中瞬断区的面积逐渐增大ꎮ图６为不同应变幅下疲劳断口的微观形貌ꎮ对于同一合金ꎬ在低周疲劳试验过程中ꎬ随着应变幅值的增大ꎬ疲劳源区域的光滑度降低ꎬ平坦的小平面也减少ꎬ使得疲劳源区域表面逐渐变得粗糙ꎻ这是由于伴随应变幅值的增加ꎬ微观中滑移带或位错结构与合金中的强化粒子γᶄ相的交互作用加剧ꎬ导致强化粒子γᶄ相失去其有序结构ꎬ降图６㊀不同应变幅下疲劳断口的微观形貌低了γᶄ相对合金基体γ相的强化作用ꎬ从而导致合金的抗疲劳变形能力下降ꎬ合金的循环疲劳周次逐渐减少[１３]ꎮ因此ꎬ疲劳过程中疲劳源区的断面所经受的持续摩擦和挤压的次数也在减少ꎬ表面的光滑程度也逐渐降低ꎮ在低应变幅下ꎬ疲劳扩展区断口处存在明显的裂纹ꎬ并沿晶面拓展ꎬ如图６(ａ)所示ꎻ断口表面存在许多短小的裂纹ꎬ局部区域存在撕裂棱和准解理台阶的特征ꎬ扩展区还出现不明显的疲劳辉纹ꎬ可能是氧化腐蚀较严重导致ꎬ如图６(ｂ)所示ꎻ部分区域还存在很多深浅不一的韧窝和孔洞ꎬ如图６(ｃ)所示ꎮ瞬断区断口处有明显的金属滑移痕迹ꎬ并出现了准解理台阶ꎬ因此可判断合金的断裂机制为准解理断裂ꎮ文献[１４－１５]指出ꎬ随温度的上升ꎬ更容易发生位错的交滑移和攀移ꎬ在不动位错累积到一定水平时ꎬ就会出现准解理断裂ꎮ３㊀结论本文研究了ＤＤ４１９镍基单晶高温合金在９８０ħ下的低周疲劳行为ꎬ得到如下结论ꎮ１)根据Ｍａｎｓｏｎ￣Ｃｏｆｆｉｎ寿命模型ꎬＤＤ４１９疲劳断裂过程中弹性变形起主要作用ꎮ２)９８０ħ下ꎬ由于位错的往复运动和交互作用ꎬＤＤ４１９镍基单晶高温合金的循环应力响应行为在０.３％㊁０.４％应变幅下表现为先循环软化ꎬ后由循环硬化过渡到循环稳定阶段ꎬ最后突然断裂ꎻ在０.５％应变幅下首先出现循环硬化ꎬ继而转入到循环稳定阶段ꎬ最后断裂ꎻ０.６％㊁０.７％应变幅下表现为先稳定阶段ꎬ后循环硬化又过渡到循环软化ꎬ最后逐渐稳定ꎬ直至突然断裂ꎮ３)ＤＤ４１９镍基单晶高温合金在９８０ħ低周疲劳断裂特征表现为明显的多裂纹源性ꎬ随着应变幅的降低ꎬ裂纹数目也逐渐减少ꎬ疲劳寿命随之增加ꎮ在０.３％㊁０.５％㊁０.６％应变幅下ꎬ裂纹萌生于试样表面位置ꎬ出现准解理台阶ꎬ因此判断合金的断裂机制为准解理断裂ꎮ参考文献:[１]史振学ꎬ胡颖涛ꎬ刘世忠.不同温度下镍基单晶高温合金的低周疲劳性能[Ｊ].机械工程材料ꎬ２０２１ꎬ４５３７第４期㊀㊀㊀祝㊀祥等:ＤＤ４１９镍基单晶高温合金９８０ħ下低周疲劳行为研究(３):１６－２０ꎬ２８.[２]赵运兴ꎬ员莹莹ꎬ马德新ꎬ等.高温合金ＣＭＳＸ￣４和ＤＤ４１９单晶铸件中共晶含量的试验研究[Ｊ].航空制造技术ꎬ２０２２ꎬ６５(１７):７４－８０.[３]李寒松ꎬ孙士江ꎬ刁爱民ꎬ等.热等静压对ＤＤ４１９单晶高温合金组织与持久性能的影响[Ｊ].铸造ꎬ２０２１ꎬ７０(５):５５４－５５９.[４]ＦＡＮＺＤꎬＷＡＮＧＤꎬＬＯＵＬＨ.Ｃｏｒｐｏｒａｔｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｓｔｒａｉｎｒａｎｇｅｏｎｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｌｉｆｅｏｆａｓｉｎｇｌｅ￣ｃｒｙｓｔａｌｓｕｐｅｒａｌｌｏｙＤＤ１０[Ｊ].ＡｃｔａＭｅｔ￣ａｌｌｕｒｇｉｃａＳｉｎｉｃａ(ＥｎｇｌｉｓｈＬｅｔｔｅｒｓ)ꎬ２０１５ꎬ２８(２):１５２－１５８.[５]ＣＨＡＲＬＥＳＣＭꎬＤＲＥＷＧＡꎬＢＡＧＮＡＬＬＳꎬｅｔａｌ.Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓｄｕｒｉｎｇｆａｔｉｇｕｅｏｆｔｈｅｎｉｃｋｅｌ￣ｂａｓｅｄｓｕｐｅｒａｌｌｏｙＣＭＳＸ￣４[Ｊ].ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＦｏｒｕｍꎬ２００７ꎬ６２:５４６－５４９.[６]储昭贶ꎬ于金江ꎬ孙晓峰ꎬ等.ＤＺ９５１合金的持久性能与断裂行为[Ｊ].稀有金属材料与工程ꎬ２００９ꎬ３８(５):８３４－８３７.[７]张罡ꎬ龙占云ꎬ赵凯ꎬ等.ＷＦＧ３６Ｚ钢焊接接头低周疲劳性能与寿命的试验研究[Ｊ].沈阳工业学院学报ꎬ１９９４(２):７－１２.[８]刘雪莹ꎬ陈立佳ꎬ周舸ꎬ等.应变波形对Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５合金低周疲劳性能的影响[Ｊ].稀有金属材料与工程ꎬ２０２１ꎬ５０(４):１２６３－１２６９.[９]水丽.应变幅对一种新型镍基单晶高温合金高温低周疲劳性能的影响[Ｊ].机械工程材料ꎬ２０２２ꎬ４６(６):３１－３５ꎬ４３.[１０]刘柳.一种镍基单晶高温合金低周疲劳行为的研究[Ｄ].沈阳:东北大学ꎬ２０１６.[１１]ＳＨＵＩＬꎬＬＩＵＰ.Ｌｏｗ￣ｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆａｎｉｃｋｅｌｂａｓｅｓｉｎｇｌｅｃｒｙｓｔａｌｓｕｐｅｒａｌｌｏｙａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ[Ｊ].ＲａｒｅＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１５ꎬ４４(２):２８８－２９２.[１２]闫鹏ꎬ冯寅楠ꎬ乔双ꎬ等.镍基变形高温合金低周疲劳研究进展[Ｊ].稀有金属ꎬ２０２１ꎬ４５(６):７４０－７４８. 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冶炼工艺对M963合金高温持久性能的影响

摘要 :研究了浇注温度、熔炼温度对 M963 合金高温持久性能的影响。结果表明 :随浇注温度升高 , 持久寿命随之提高 ;但浇注温度过高 , (γ+γ')相聚集 , 晶界变宽 , 导致合金持久寿命下降 ;随
熔炼温度升高 , 铸态组织中 M C 碳化物变得细小均匀 , 合金持久寿命显著提高。但过高的熔炼温度却使合金中氮含量急剧升高 , 显微疏松增多 , 持久寿命下降。
Abstract :T he effect of pouring temperature and melting tempera ture o n the microstructure and creep rupture
proper ty of M 963 superalloy has been investigated.T he results show that w ith the increase of pouring temperature , the creep rupture property also improves.But when the pouring temperature is excessively hig h, the creep rupture perfo rmance is deteriora ted due to the agg regation of the phase of (γ+γ′)and the w ider g rain boundary .The results also indicate that with the increase of melting temperature, the primary M C carbide in the as-cast condition becomes finer and mo re ho mog eneous g radually , and bo th the rupture life and elongation increase greatly .However , the excessively hig h

Haynes 230镍基超合金高温低周疲劳寿命预测

Haynes 230镍基超合金高温低周疲劳寿命预测王伟;吕春堂;刘兵;金丹【期刊名称】《压力容器》【年(卷),期】2018(035)005【摘要】针对Haynes 230镍基超合金进行总应变控制的高温低周疲劳试验.结果表明,在816 ℃和927 ℃时,材料在较高应变范围内表现出循环硬化/软化行为,在较低的应变范围内表现出循环硬化/饱和行为.一般来说,疲劳寿命随着温度的提高而降低.然而,在总应变范围高于1.0%时,由于在半寿命时927 ℃比816 ℃有较小的塑性应变幅,从而导致了疲劳寿命在927 ℃时比在816 ℃时更长.选用Manson-Coffin 方程和能量法进行了疲劳寿命预测,并采用方差和分散带因子两个参量对两种模型的预测能力进行比较,结果表明Manson-Coffin方程的预测效果较好.【总页数】6页(P22-27)【作者】王伟;吕春堂;刘兵;金丹【作者单位】沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142;沈阳化工大学能源与动力工程学院,辽宁沈阳 110142【正文语种】中文【中图分类】TH142.2;TG113.25【相关文献】1.新型固溶强化型镍基高温合金——Haynes230 [J], 陈石富;马惠萍;鞠泉;方进有2.新型固溶强化型镍基高温合金——Haynes230 [J], 陈石富;马惠萍;鞠泉;方进有3.用于高温化工环境的镍基合金Haynes 230 [J], 陈恭珉4.用于高温化工环境的镍基合金Haynes(R) 230(R) [J], 陈恭珉5.一种镍基单晶超合金高温低周疲劳的晶体取向相关性模型 [J], 岳珠峰;陶仙德;尹泽勇;李海燕因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

浅论材料屈强比与低周疲劳寿命之间的关系

浅论材料屈强比与低周疲劳寿命之间的关系龙老虎;张波;张邦强;杨明【摘要】文章通过对IN625、2Cr11Mo1NiWVNbN和1Cr11Co3W3NiMoVNbNB 3种材料不同温度下的高温拉伸力学性能和低周疲劳性能的比较分析，发现室温条件下这3种材料的屈强比和低周疲劳寿命大致有相反的变化趋势，于是进一步通过理论分析，认为对于其他结构材料，这种变化趋势一般也是能够成立的。

%By analyzing their high temperature tensile performance and low cycle fatigue life at different temperature, it is found that IN625, 2Cr11Mo1NiWVNbN and 1Cr11Co3W3NiMoVNbNB’s yield ratios are inversely correlated with their low cycle fatigue lifes at room temperature, and this variation trend is also applied to other structure materials by theoretical analysis.【期刊名称】《东方汽轮机》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】6页(P50-55)【关键词】屈强比;低周疲劳;寿命【作者】龙老虎;张波;张邦强;杨明【作者单位】东方汽轮机有限公司长寿命高温材料国家重点实验室，四川德阳，618000;东方汽轮机有限公司长寿命高温材料国家重点实验室，四川德阳，618000;东方汽轮机有限公司长寿命高温材料国家重点实验室，四川德阳，618000;东方汽轮机有限公司长寿命高温材料国家重点实验室，四川德阳，618000【正文语种】中文【中图分类】TK265由于低周疲劳过程中材料所受载荷较大，会发生塑性变形，一般来说塑性好的材料低周疲劳性能也好，比如低合金钢、奥氏体钢、铜合金、固溶强化型的奥氏体镍基高温合金等；而像马氏体型钢、贝氏体型钢等合金强度高，抵抗塑性变形的能力差，高周疲劳性能优良，但是低周疲劳性能较差。