镍基粉末冶金高温合金的压缩疲劳性能研究
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2.中国航空动力机械研究所,湖南株洲412002)
摘要:对镍基粉末冶金高温合金的压缩强度和压缩疲劳性能进行了试验,结合拉一拉应变疲劳试验数据,证
明粉末冶金高温合金具有良好的耐压能力,抗压强度极限比抗拉强度极限高出约50%。不同载荷形式的疲劳
试验结果发现,粉末冶金高温合金试样的压一压疲劳性能十分优良,不易产生压缩疲劳破坏。对试样的破坏
1试验研究
1.1 高温静载压缩试验
试样材料为国产采用粉末冶金工艺制备的 y7相沉淀强化型镍基高温合金(FGH95),具体尺 寸为d一3 mm,^一4.5 mm,的圆柱形,试验温度 为538℃,温度控制误差士l℃。试验在CSS一280 试验机上进行,试验重复两次,采用相同的位移加 载速率,以减小试验结果的随机误差。
断口进行了扫描电镜分析,初步分析了材料在不同疲劳载荷作用下的细观破坏机理。
关键词:航空、航天推进系统;粉末冶金f压缩强度极限;疲劳破坏;扫描电镜
中图分类号:V231 91
文献标识码:A
Study of Compression Fatigue Mechanism of Ni—Based Powder Metallurgy Supera¨oys
Key words: aerospace propulsion system;powder metallurgy;compressive stre“gth limit; fatigue failure;Scanni“g E1ectronic Microscope(SEM)
收稿日期:2004一07—10;修订日期:2004 lo 2l 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375124) 航空科学基金资助项目(0085310}03853003
WANG An—qian91,YUE Zhu—fen91,YANG Zhi—gu02
(1.Sch001 of Mechanics,Civil E“gineering and Architecture, Northwestern P01ytechnical Unlversity,Xi’an 710072,Chln8; 2.Zhuzhou Aviation Powerplant Research Institute,Zhuzhou 412002,China) Abstract:Static compressive test for the studyi“g of compression strength and compress蚰n fatigue mechanism of Ni-based Powder Metallu。gy(PM)superalloys were c。nducted and com— pared t。the tensile tensile straln fatlgue.It can be seen that the compressive stre“gth limit of PM is very hlgh,50%higher than the tensiIe strength Iimit.The fatigue test with dl“erent I。ading proved that the compresslon fatlgue propeny of PM was better thn the tensiIe fatigue property, because the compresslon fatlgue failure was very hard to occur.The fatigue mechanism of PM was als。investigated usi“g the Scanni“g E1ectr。nic Microscope(SEM).The ph。tos。f SEM show that the formati。n and spreadi“g。f the microcrack矗nalJy cause the crack.In the compres— siVe fat逸ue test,the photos sh。w n。eVidence of crack.
引证文献(1条)
1.魏大盛.杨晓光.王延荣.于慧臣.石多奇 保载条件下FGH95材料的疲劳特性及寿命建模[期刊论文]-航空动力学报
2007(3)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hkdlxb200503019.aspx
支从系统输入轴1开始到该分支的输出轴s,第2
囊}蓦斧akr矿薹薹垒蠢;。一si囊§磊嚣
Fig.1
图l 538 C粉末冶金压缩曲线 The compression of curve PM at 538℃
图1为538℃时粉末冶金试样的压缩应力一 应变曲线。由图中可以看出,2个试样的压缩曲线 基本重合,平均破坏强度极限为巩一2 176 MPa, 而由工程材料实用手册可知[8],粉末冶金在该温 度下的抗拉破坏强度极限只有1 400 MPa。对比 可知,粉末冶金的抗压强度要远高于它的抗拉强
第20卷第3期 2005年6月
航空动力学报
JournaI of Aerospace Power
文章编号:1000 8055(2005)03 0440 04
镍基粉末冶金高 皿口 0日√£!o 金 的压缩疲劳性能研究
v01.20 No.3 Jun.2005
王安强1,岳珠峰1,杨治国2 (1.西北工业大学力学与土木建筑学院,西安710072
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
王安强, 岳珠峰, 杨治国, WANG An-qiang, YUE Zhu-feng, YANG Zhi-guo 王安强,岳珠峰,WANG An-qiang,YUE Zhu-feng(西北工业大学,力学与土木建筑学院,西安 ,710072), 杨治国,YANG Zhi-guo(中国航空动力机械研究所,湖南,株洲,412002)
度,是一种良好的耐压材料。同时,由试样的破坏 断口可以看出,试样沿着与轴线约成45。的斜截
万方数据 面被压断,说明材料是由于最大切应力达到了临
骂÷量÷呐女lji蘑爱誊岛啡墓蜀型 垂iij§ 襄?;}ii;ii;#。寸?i;iiia|jj蔓j一二薯l
万方数据
万方数据
镍基粉末冶金高温合金的压缩疲劳性能研究
for Powder Metallurgy Alloys[外文期刊] 2003(04)
6.董林峰;李从心 粉末冶金坯体成形过程中产生裂纹预测的一种算法[期刊论文]-航空精密制造技术 2000(04) 7.李晓;张麦仓;张丽娜 夹杂物对粉末冶金高温合金力学性能的影响[期刊论文]-特殊钢 2001(01) 8.宋迎东;温卫东;高德平 粉末冶金涡轮盘的应用及寿命研究[期刊论文]-航空动力学报 1996(03)
航空动力学报 JOURNAL OF AEROSPACE POWER 2005,20(3) 1次
参考文献(8条)
1.姚萍屏;熊翔;黄伯云 粉末冶金航空刹车材料的应用现状与发展[期刊论文]-粉末冶金工业 2000(10) 2.刘咏;黄伯云;周科朝 粉末冶金γ-TiAl基合金研究的最新进展[期刊论文]-航空材料学报 2001(04)
界值而引起的剪切破坏,图2为断口的金相照片。
Fig.2
图2试样压缩断口 The photo of SEM 1n compபைடு நூலகம்essl。n
1.2高温应力压缩疲劳试验 测试试样材料和尺寸同1.1,在538C下进行
了12根不同应力水平下的压一压疲劳试验。试验 频率,一O.33 Hz,最大应力分别为压缩极限强度 的70%,85%,95%和98%,循环特征r一“。/靠。。 =o.05。部分试验结果如表l所示,表中“>”表示 试样经过相应疲劳循环后仍没有破坏而主动停 机。
西北工业大学青年教师创新基金 作者简介:王安强(1 974),男,陕西商州人,西北工业大学力学与土木建筑学院讲师,在职博士,主要从事先进复合材料力学行
为及应用研究
万方数据
第3期
王安强等:镍基粉末冶金高温台金的压缩疲劳性能研究
粉末冶金合金以其具有的组织均匀、晶粒细 小等优点,广泛应用于先进航空发动机涡轮盘和 封严篦齿盘等构件“”]。但是,由于冶金工艺并不 完善,粉末冶金合金中含有陶瓷等非金属夹杂,这 些夹杂和缺陷在循环载荷作用下即可形成疲劳裂 纹,从而对构件的整体性能产生影响,所以研究粉 末冶金高温合金的疲劳性能就很有必要“_7]。
至今,对粉末冶金合金在拉伸疲劳(拉拉、 拉一压)状态下的性能,已进行了较为广泛系统的 试验和理论分析研究,但对纯压压状态的疲劳 性能研究较少。另外一方面,考虑到发动机中的涡 轮盘与叶片大都采用榫头连接,使用时在连接处 将产生较大的挤压疲劳,因而对粉末冶金材料的 压缩强度和压一压疲劳性能的研究具有现实工程 应用意义。
3.《工程材料实用手册》编辑委员会 工程材料实用手册 2002
4.徐凌志;吕文林 粉末冶金涡轮盘裂纹扩展失效概率分析[期刊论文]-机械科学与技术 2000(02)
5.Wang Xishu;Li Yongqiang Characteristics of Fatigue Surface Microcrack Growth in Vicinal Inclusion
表1不同应力水平时的压一压疲劳试验结果
Table 1
The compre辐ion—compre骚ion stress fatigue test results in differenent stress
d…/db
量;n。一。,n。,n。+.则分别为第m
70% 85% £?丁 ii暑
囊;i二;; {l目i自目 童;;¨; 誊;l!;;
摘要:对镍基粉末冶金高温合金的压缩强度和压缩疲劳性能进行了试验,结合拉一拉应变疲劳试验数据,证
明粉末冶金高温合金具有良好的耐压能力,抗压强度极限比抗拉强度极限高出约50%。不同载荷形式的疲劳
试验结果发现,粉末冶金高温合金试样的压一压疲劳性能十分优良,不易产生压缩疲劳破坏。对试样的破坏
1试验研究
1.1 高温静载压缩试验
试样材料为国产采用粉末冶金工艺制备的 y7相沉淀强化型镍基高温合金(FGH95),具体尺 寸为d一3 mm,^一4.5 mm,的圆柱形,试验温度 为538℃,温度控制误差士l℃。试验在CSS一280 试验机上进行,试验重复两次,采用相同的位移加 载速率,以减小试验结果的随机误差。
断口进行了扫描电镜分析,初步分析了材料在不同疲劳载荷作用下的细观破坏机理。
关键词:航空、航天推进系统;粉末冶金f压缩强度极限;疲劳破坏;扫描电镜
中图分类号:V231 91
文献标识码:A
Study of Compression Fatigue Mechanism of Ni—Based Powder Metallurgy Supera¨oys
Key words: aerospace propulsion system;powder metallurgy;compressive stre“gth limit; fatigue failure;Scanni“g E1ectronic Microscope(SEM)
收稿日期:2004一07—10;修订日期:2004 lo 2l 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50375124) 航空科学基金资助项目(0085310}03853003
WANG An—qian91,YUE Zhu—fen91,YANG Zhi—gu02
(1.Sch001 of Mechanics,Civil E“gineering and Architecture, Northwestern P01ytechnical Unlversity,Xi’an 710072,Chln8; 2.Zhuzhou Aviation Powerplant Research Institute,Zhuzhou 412002,China) Abstract:Static compressive test for the studyi“g of compression strength and compress蚰n fatigue mechanism of Ni-based Powder Metallu。gy(PM)superalloys were c。nducted and com— pared t。the tensile tensile straln fatlgue.It can be seen that the compressive stre“gth limit of PM is very hlgh,50%higher than the tensiIe strength Iimit.The fatigue test with dl“erent I。ading proved that the compresslon fatlgue propeny of PM was better thn the tensiIe fatigue property, because the compresslon fatlgue failure was very hard to occur.The fatigue mechanism of PM was als。investigated usi“g the Scanni“g E1ectr。nic Microscope(SEM).The ph。tos。f SEM show that the formati。n and spreadi“g。f the microcrack矗nalJy cause the crack.In the compres— siVe fat逸ue test,the photos sh。w n。eVidence of crack.
引证文献(1条)
1.魏大盛.杨晓光.王延荣.于慧臣.石多奇 保载条件下FGH95材料的疲劳特性及寿命建模[期刊论文]-航空动力学报
2007(3)
本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hkdlxb200503019.aspx
支从系统输入轴1开始到该分支的输出轴s,第2
囊}蓦斧akr矿薹薹垒蠢;。一si囊§磊嚣
Fig.1
图l 538 C粉末冶金压缩曲线 The compression of curve PM at 538℃
图1为538℃时粉末冶金试样的压缩应力一 应变曲线。由图中可以看出,2个试样的压缩曲线 基本重合,平均破坏强度极限为巩一2 176 MPa, 而由工程材料实用手册可知[8],粉末冶金在该温 度下的抗拉破坏强度极限只有1 400 MPa。对比 可知,粉末冶金的抗压强度要远高于它的抗拉强
第20卷第3期 2005年6月
航空动力学报
JournaI of Aerospace Power
文章编号:1000 8055(2005)03 0440 04
镍基粉末冶金高 皿口 0日√£!o 金 的压缩疲劳性能研究
v01.20 No.3 Jun.2005
王安强1,岳珠峰1,杨治国2 (1.西北工业大学力学与土木建筑学院,西安710072
作者: 作者单位:
刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数:
王安强, 岳珠峰, 杨治国, WANG An-qiang, YUE Zhu-feng, YANG Zhi-guo 王安强,岳珠峰,WANG An-qiang,YUE Zhu-feng(西北工业大学,力学与土木建筑学院,西安 ,710072), 杨治国,YANG Zhi-guo(中国航空动力机械研究所,湖南,株洲,412002)
度,是一种良好的耐压材料。同时,由试样的破坏 断口可以看出,试样沿着与轴线约成45。的斜截
万方数据 面被压断,说明材料是由于最大切应力达到了临
骂÷量÷呐女lji蘑爱誊岛啡墓蜀型 垂iij§ 襄?;}ii;ii;#。寸?i;iiia|jj蔓j一二薯l
万方数据
万方数据
镍基粉末冶金高温合金的压缩疲劳性能研究
for Powder Metallurgy Alloys[外文期刊] 2003(04)
6.董林峰;李从心 粉末冶金坯体成形过程中产生裂纹预测的一种算法[期刊论文]-航空精密制造技术 2000(04) 7.李晓;张麦仓;张丽娜 夹杂物对粉末冶金高温合金力学性能的影响[期刊论文]-特殊钢 2001(01) 8.宋迎东;温卫东;高德平 粉末冶金涡轮盘的应用及寿命研究[期刊论文]-航空动力学报 1996(03)
航空动力学报 JOURNAL OF AEROSPACE POWER 2005,20(3) 1次
参考文献(8条)
1.姚萍屏;熊翔;黄伯云 粉末冶金航空刹车材料的应用现状与发展[期刊论文]-粉末冶金工业 2000(10) 2.刘咏;黄伯云;周科朝 粉末冶金γ-TiAl基合金研究的最新进展[期刊论文]-航空材料学报 2001(04)
界值而引起的剪切破坏,图2为断口的金相照片。
Fig.2
图2试样压缩断口 The photo of SEM 1n compபைடு நூலகம்essl。n
1.2高温应力压缩疲劳试验 测试试样材料和尺寸同1.1,在538C下进行
了12根不同应力水平下的压一压疲劳试验。试验 频率,一O.33 Hz,最大应力分别为压缩极限强度 的70%,85%,95%和98%,循环特征r一“。/靠。。 =o.05。部分试验结果如表l所示,表中“>”表示 试样经过相应疲劳循环后仍没有破坏而主动停 机。
西北工业大学青年教师创新基金 作者简介:王安强(1 974),男,陕西商州人,西北工业大学力学与土木建筑学院讲师,在职博士,主要从事先进复合材料力学行
为及应用研究
万方数据
第3期
王安强等:镍基粉末冶金高温台金的压缩疲劳性能研究
粉末冶金合金以其具有的组织均匀、晶粒细 小等优点,广泛应用于先进航空发动机涡轮盘和 封严篦齿盘等构件“”]。但是,由于冶金工艺并不 完善,粉末冶金合金中含有陶瓷等非金属夹杂,这 些夹杂和缺陷在循环载荷作用下即可形成疲劳裂 纹,从而对构件的整体性能产生影响,所以研究粉 末冶金高温合金的疲劳性能就很有必要“_7]。
至今,对粉末冶金合金在拉伸疲劳(拉拉、 拉一压)状态下的性能,已进行了较为广泛系统的 试验和理论分析研究,但对纯压压状态的疲劳 性能研究较少。另外一方面,考虑到发动机中的涡 轮盘与叶片大都采用榫头连接,使用时在连接处 将产生较大的挤压疲劳,因而对粉末冶金材料的 压缩强度和压一压疲劳性能的研究具有现实工程 应用意义。
3.《工程材料实用手册》编辑委员会 工程材料实用手册 2002
4.徐凌志;吕文林 粉末冶金涡轮盘裂纹扩展失效概率分析[期刊论文]-机械科学与技术 2000(02)
5.Wang Xishu;Li Yongqiang Characteristics of Fatigue Surface Microcrack Growth in Vicinal Inclusion
表1不同应力水平时的压一压疲劳试验结果
Table 1
The compre辐ion—compre骚ion stress fatigue test results in differenent stress
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