高温合金循环蠕变实验
SA336F22高温蠕变试验
试验应力
试验时间
σ
τ
MPa
h
455
7.35
455
9.42
435
72.42
435
61.78
435
32.42
405
548.83
405
437.67
备注
第 3 页 共 10 页
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
405‐3 380‐1 380‐2 380‐3 350‐1 350‐2 350‐3 325‐1 325‐2 325‐3
式（1）两边取对数有：
Lgσ =LgA-BLgτ
（2）
式（2）说明 lgτ~lgσ呈线性相关，是等温外推应用较普遍的
方法。按照上述理论模型及现有试验数据得到在双对数坐标下的
试验时间—试验应力曲线如图 4、图 5 所示。
图 4 454℃下试验时间—试验应力曲线图
第 5 页 共 10 页
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
350
3812.83
350
2525.68
325
7730.42
325
9954.32
325
9055.50
表 3 482℃持久试验数据汇总表
试验应力
试验时间
σ
τ
MPa
h
410
22.42
410
40.50
395
56.73
395
57.50
395
50.00
360
346.20
360
236.02
360
193.93
320
380
196.50
0.00166800
铸造合金的高温蠕变行为与寿命模型
铸造合金的高温蠕变行为与寿命模型在高温环境下，铸造合金的蠕变行为及其寿命模型一直是材料学领域中一个重要的研究课题。
本文将从实验方法、蠕变行为和寿命模型三个方面进行探讨，并提出一种基于本课题的新观点。
一、实验方法为了研究铸造合金的高温蠕变行为，我们需要选择适当的实验方法来获取相关数据。
常用的实验方法包括压缩蠕变实验和拉伸蠕变实验。
压缩蠕变实验是通过对铸造合金样品施加压力，并在高温条件下进行一定时间的变形来研究其蠕变行为。
这种实验方法能够较好地模拟实际使用情况下的应力状态。
拉伸蠕变实验则是将铸造合金样品拉伸至一定程度，并在高温下进行时效处理，以观察材料的微观结构和力学性能变化。
这种实验方法对于研究材料的变形机制和寿命模型有着重要意义。
二、蠕变行为铸造合金在高温下表现出一定的蠕变行为，即在长时间作用下，材料会发生形变，且变形速率会逐渐增加。
这主要是由于晶界滑移、亚晶界滑移和扩散引起的。
晶粒滑移是铸造合金蠕变的主要变形机制之一。
在高温下，晶粒的运动能力增强，晶界间的位错运动也更容易发生，从而导致晶粒发生滑移，造成材料的形变。
亚晶界滑移是晶格刚体分子在空隙处发生位移，使整个材料发生塑性变形的过程。
亚晶界滑移容易在较小的应力下发生，因此在蠕变过程中起到了重要的作用。
扩散是铸造合金高温蠕变的另一个重要因素。
扩散是指原子或分子在原子间隙中的自由运动，通过原子间的相互交换，使合金材料的组织和结构发生变化。
因此，扩散对蠕变行为有着重要影响。
三、寿命模型铸造合金的寿命模型是预测材料在高温下蠕变寿命的数学模型。
目前常用的寿命模型有Larson-Miller模型、Garofalo模型和Norton模型等。
Larson-Miller模型是最常用的寿命模型之一，它基于应力和时间的关系来预测材料的寿命。
该模型将蠕变寿命与温度、应力和时间的乘积表示为一个常数。
Garofalo模型则是基于应力和变形速率的关系建立的。
该模型将蠕变寿命与温度、应力和应变速率的乘积表示为一个常数。
高温合金材料的高温蠕变行为研究
高温合金材料的高温蠕变行为研究近年来，高温合金材料被广泛应用于航空、航天、能源、电子及其它领域。
其最主要的优点是在极高温度下依然能够保持一定的强度和韧性，并且具有很好的抗氧化性。
然而，高温环境下的长期使用会导致高温合金材料产生蠕变行为，严重影响材料的性能和寿命。
一、高温蠕变行为的概念和特点高温蠕变行为是指在高温、高应力或高压的环境下，材料在长时间下的塑性变形。
它是一种渐进性的塑性形变，与时效作用、疲劳破坏和裂纹扩展等不同。
高温蠕变的主要特点包括：1. 在极高温度下，强制使高温合金材料产生塑性流动;2. 在高温下使材料变形的本质是热激活的原子位移和位错运动;3. 高温蠕变具有应力依赖性，即应力越大，材料蠕变速度越快;4. 高温蠕变的机理复杂，包括位错的滑移、楔位错的移动等。
二、高温合金材料高温蠕变行为的影响因素高温合金材料的蠕变行为受多种因素影响，主要包括温度、应力、材料的组成和微观结构。
1. 温度在高温下，高温合金材料中的原子活动增加，原子位移和位错运动加剧，因而在较低的应力下，低温下不产生变形的材料，在高温下会发生蠕变变形。
2. 应力应力是影响高温蠕变行为的主要因素。
在高应力下，位错密度增加，位错与缺陷的相互作用增强，致使高温蠕变速度加快。
3. 材料的组成和微观结构高温合金材料组成的不同会影响其高温蠕变的行为。
在微观结构方面，晶界等缺陷的存在会增加位错的产生和扩散，从而加快高温合金材料的蠕变。
三、高温合金材料高温蠕变行为的研究方法1. 高温蠕变实验高温蠕变实验是研究高温合金材料高温蠕变行为的基础方法。
通过实验可以了解材料在不同条件下的蠕变变形行为，比如蠕变速率、蠕变寿命等。
2. 材料力学模型法材料力学模型法是一种定量分析材料高温蠕变行为的方法。
根据材料中的位错、孪晶和氧化皮等微观结构，建立材料的几何模型和力学模型，并结合实验数据进行参数拟合和模拟计算，以获得材料的蠕变特性参数和蠕变寿命等信息。
《2024年锆钛基合金的高温蠕变行为研究》范文
《锆钛基合金的高温蠕变行为研究》篇一一、引言锆钛基合金作为一种重要的高温材料，在航空、航天、能源等领域具有广泛的应用前景。
然而，在高温环境下，材料的蠕变行为对其性能和使用寿命具有重要影响。
因此，对锆钛基合金的高温蠕变行为进行研究，对于优化其性能、提高使用寿命以及拓展应用领域具有重要意义。
本文旨在通过对锆钛基合金的高温蠕变行为进行深入研究，为其在实际应用中的性能优化提供理论依据。
二、锆钛基合金的组成与性质锆钛基合金主要由锆、钛等元素组成，具有优异的高温性能、抗蠕变性能和抗腐蚀性能。
此外，其还具有较高的强度和良好的加工性能，因此在航空航天、能源等领域得到了广泛应用。
了解锆钛基合金的组成与性质对于研究其高温蠕变行为具有重要意义。
三、高温蠕变行为的实验方法为了研究锆钛基合金的高温蠕变行为，需要进行一系列的实验。
首先，制备不同成分的锆钛基合金试样，然后在高温环境下进行蠕变实验。
实验过程中，需要控制温度、应力、时间等参数，以观察试样的蠕变行为。
此外，还需要利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对试样进行微观结构分析，以揭示其蠕变机制。
四、高温蠕变行为的研究结果通过实验和微观结构分析，可以得到锆钛基合金的高温蠕变行为的研究结果。
首先，可以发现锆钛基合金在高温环境下具有较好的抗蠕变性能，其蠕变速率随温度的升高而增加，但增加幅度较小。
此外，锆钛基合金的蠕变机制主要为扩散蠕变和位错蠕变共同作用的结果。
在微观结构方面，可以发现合金中的第二相颗粒对蠕变行为具有重要影响，第二相颗粒的存在可以有效地阻碍位错运动，从而提高合金的抗蠕变性能。
五、高温蠕变行为的影响因素锆钛基合金的高温蠕变行为受多种因素影响。
首先，合金的成分对蠕变行为具有重要影响。
不同成分的合金具有不同的抗蠕变性能。
此外，温度、应力、时间等参数也会对蠕变行为产生影响。
在高温环境下，合金的蠕变速率随温度的升高而增加。
同时，应力的增加也会加速蠕变速率。
此外，时间也是影响蠕变行为的重要因素，长时间的高温作用会导致合金的微观结构发生变化，从而影响其蠕变行为。
金属高温蠕变试验标准
金属高温蠕变试验标准金属材料在高温下会发生蠕变现象，这对于材料的工程应用具有重要的影响。
因此，为了评估金属材料在高温下的性能，进行高温蠕变试验是非常必要的。
高温蠕变试验是通过施加一定的应力和温度条件，观察材料在长时间加载下的变形和破坏行为，以评估材料的高温蠕变性能。
为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准。
首先，高温蠕变试验的温度范围应该根据具体材料的使用条件来确定，一般来说，试验温度应该在材料的使用温度范围内，并且要考虑到材料的热稳定性和氧化性能。
在确定试验温度时，需要遵循相关的材料标准或者行业规范，以确保试验结果的可比性。
其次，试验过程中施加的应力条件也是非常重要的。
应力水平应该能够模拟材料在实际工作条件下所承受的应力，一般来说，可以选择材料的屈服强度或者抗拉强度作为试验应力。
此外，试验持续时间也需要根据材料的使用条件来确定，一般来说，可以选择数小时甚至数十小时的试验时间，以模拟材料在长时间高温加载下的性能。
另外，试验样品的制备和尺寸也是需要考虑的因素。
样品的制备应该遵循相关的标准或者规范，以确保样品的质量和几何尺寸的准确性。
同时，样品的尺寸也需要根据试验要求来确定，一般来说，可以选择圆柱形或者矩形截面的试样，以便进行应力和变形的测量。
最后，试验数据的处理和分析也是非常关键的一步。
在试验结束后，需要对试验样品的变形和破坏行为进行分析，得到蠕变曲线和蠕变参数，以评估材料的高温蠕变性能。
同时，还需要对试验结果进行统计分析，以确保试验结果的可靠性和准确性。
总之，金属高温蠕变试验是评估材料高温性能的重要手段，为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准和规范。
只有在严格遵循试验标准的前提下，才能得到准确可靠的试验结果，为材料的工程应用提供可靠的数据支持。
高温合金材料的蠕变行为研究
高温合金材料的蠕变行为研究第一章引言高温合金材料一直在航空航天、能源等领域中扮演着重要的角色。
在高温环境下，材料的蠕变行为对于其性能和可靠性至关重要。
蠕变是指在高温和持续应力作用下材料具有可观的形变。
因此，对高温合金材料的蠕变行为进行深入的研究具有重要的意义。
第二章高温合金材料高温合金材料是一类能够在高温环境下保持良好性能的材料。
其主要成分包括基体和强化相。
基体通常由镍、铁或钴合金组成，而强化相则由钛、铝、铌等元素的沉淀相构成。
这些合金具有良好的热稳定性、抗氧化性和高温强度，因此在高温环境下广泛应用。
第三章蠕变行为的影响因素高温合金材料的蠕变行为受多种因素的影响。
其中最重要的因素包括温度、应力、时间和氧化环境。
高温下，材料的晶格结构发生变化，晶界开始扩散，导致材料的蠕变。
应力是引起蠕变的驱动力，而时间则决定了蠕变速率的快慢。
此外，氧化环境会加速材料的蠕变速率。
第四章蠕变机制高温合金材料的蠕变机制主要包括塑性蠕变和破断蠕变。
塑性蠕变是由于材料的滑移和晶界扩散引起的，主要表现为晶粒的变形和材料的形变。
破断蠕变是由于材料内部的细小孔洞或含氧化物颗粒的裂纹导致的材料断裂。
第五章蠕变行为测试方法为了研究高温合金材料的蠕变行为，需要进行一系列的测试。
常用的测试方法包括蠕变试验、压缩试验和扭转试验。
蠕变试验是最常用的方法，通过施加一定的应力和温度，观察材料的蠕变变形和断裂行为。
压缩试验和扭转试验主要用于评估材料的力学性能。
第六章蠕变行为模型为了更好地解释高温合金材料的蠕变行为，人们提出了多种蠕变行为模型。
其中最常用的是改变型蠕变模型和阻滞型蠕变模型。
改变型蠕变模型假设材料的蠕变是由于晶界滑移引起的，而阻滞型蠕变模型则假设材料的蠕变是由于晶粒内的障碍物引起的。
第七章蠕变行为的应用高温合金材料的蠕变行为研究对于材料的设计和应用具有重要的意义。
了解材料的蠕变行为可以帮助设计出更加耐高温环境的材料，提高材料的性能和可靠性。
高温合金的高温蠕变行为研究
高温合金的高温蠕变行为研究高温合金是一种极其重要的材料，具有在高温环境下表现卓越的性能。
它们的应用范围非常广泛，包括航空、航天、化工、能源等领域。
由于长时间的高温使用环境，高温合金的蠕变行为对其性能和寿命影响极大。
因此，对高温合金的高温蠕变行为研究十分必要。
高温蠕变是高温合金在长期静态负荷下变形的一种方式。
在高温下，原子发生大量的热激活，使得高温合金的晶粒滑移、晶界滑移和空位扩散等变形机制被激活。
这些变形机制在长时间的高温作用下将逐渐累积，并导致高温合金的变形和损伤。
高温蠕变行为与材料的组织结构、温度、应力等因素密切相关。
高温蠕变变形的主要机制包括滑移、晶间滑移、晶内空穴形成和扩散等。
在高温作用下，高温合金晶粒界面处的位错会相互吞噬和消失，而晶粒内部的位错则会向晶粒界面运动。
这种运动会导致晶粒的尺寸和形状改变，从而导致高温合金的变形。
高温蠕变的程度和速率由应力水平、温度和时间等因素决定。
高温合金在高温条件下经过长时间的蠕变过程后，会出现严重的生产事故和安全隐患。
因此，实验室研究高温合金的高温蠕变行为非常重要。
在高温条件下研究高温蠕变行为，主要有三种实验方法：拉伸蠕变、压缩蠕变和三点弯曲蠕变。
其中，拉伸蠕变是最常用的实验方法。
拉伸蠕变实验是指在高温下，将高温合金试样受静态拉伸应力作用下保持恒定温度，记录变形量和时间变化，进而确定高温合金的蠕变速率。
由于高温合金的高温蠕变变化是一个非常复杂的过程，因此研究高温蠕变行为需要多种分析方法的配合。
传统的高温蠕变实验需要采用显微镜观察样品的结构变化、TEM、SEM等高分辨率镜头观察高温合金晶粒的不同结构，从而揭示晶粒与晶界的蠕变行为。
同时，应用SPS等技术预处理高温合金，通过体及微观的分析方法，如电子探针、实时X射线探测、原子力显微镜(AFM)等多种物理手段加深对高温蠕变行为进一步的认识。
总之，研究高温合金的高温蠕变行为非常重要，它直接决定了高温合金的使用寿命和性能。
新型镍基合金的高温蠕变行为研究
新型镍基合金的高温蠕变行为研究随着科技的不断发展，各种新材料的研究和应用也在不断地涌现出来。
其中之一就是新型镍基合金的高温蠕变行为研究。
这种合金具有优异的高温强度和低温韧性，在高温、高压和恶劣环境下具有广泛的应用前景。
在本文中，我们将对新型镍基合金的高温蠕变行为进行详细的探讨。
一、新型镍基合金的基本特点新型镍基合金是一种由镍、铬、钼、铝、钛等元素组成的高温合金。
在高温、高压和恶劣环境下，这种合金可以保持其高强度、耐腐蚀性和高温下的延展性。
同时，新型镍基合金还具有良好的抗疲劳性和抗裂纹扩展性能，适用于制造高温下的重型机械设备、燃气轮机叶片、航空发动机部件等高温部件。
二、高温蠕变行为的研究高温蠕变是指在高温、高应力和长时间作用下，材料内部会发生塑性变形的现象。
新型镍基合金的高温蠕变行为主要包括瞬时蠕变、稳态蠕变和终止蠕变三个阶段。
瞬时蠕变阶段是指材料在初期使用时发生的塑性变形现象，此时的应力主要是由于材料内部晶界、夹杂物、位错等缺陷造成的。
在这个过程中，材料必须先达到瞬时蠕变强度才能开始变形。
稳态蠕变阶段是指材料在长时间作用下，塑性变形逐渐趋于稳定的阶段。
此时材料内部晶体缺陷的自愈性和增殖性达到一个平衡状态，材料的蠕变强度逐渐稳定下来。
终止蠕变阶段是指材料在长时间高应力作用下，最终发生破坏、疲劳断裂或滑移断裂的过程。
此时材料的蠕变强度开始下降并最终失效。
三、重要的实验方法为了研究新型镍基合金的高温蠕变行为，需要采用一些重要的实验方法来进行模拟和测试。
最常用的实验方法包括恒应力蠕变实验、恒应变蠕变实验和变应力蠕变实验。
恒应力蠕变实验是在一定应力和温度条件下，测量材料的变形量和应变速率的实验方法。
这个方法可以用来确定材料的蠕变行为和蠕变强度。
恒应变蠕变实验是在一定应变和温度条件下，测量材料的应力和应力变化率的实验方法。
这个方法可以用来确定材料的蠕变特性和蠕变强度。
变应力蠕变实验是一种在不同应力水平下持续进行的实验方法。
高温合金材料的热蠕变性能测定方法
高温合金材料的热蠕变性能测定方法在现代工业生产、航空航天、能源开发等领域，高温合金材料扮演着重要的角色。
然而，高温环境下的材料性能如何，特别是热蠕变性能的测定方法对于材料的评估至关重要。
本文将介绍高温合金材料的热蠕变性能测定方法。
一、仪器设备的准备为了测定高温合金材料的热蠕变性能，我们首先需要准备以下仪器设备：1. 高温实验装置：包括高温炉、温度控制系统等；2. 蠕变试验机：用于施加恒定的应力和测量蠕变形变；3. 应变片：用于测量材料的应变变化；4. 数字测量仪器：如测力计、位移计等，用于准确测量蠕变载荷和变形。
二、实验步骤以下是高温合金材料热蠕变性能测定的实验步骤：1. 样品制备：选择参数符合要求的高温合金作为样品，按照要求进行试样的制备，通常是圆柱形或矩形形状；2. 样品预处理：将制备好的样品进行必要的热处理，例如固溶、时效等，以获得所需的显微组织和力学性能；3. 实验条件设定：根据需求，设定实验温度、应力水平和加载方式等实验条件；4. 实验装置搭建：将样品放入蠕变试验机中，调整应变片位置，并将试验机连接到高温实验装置上；5. 实验开始：开启高温实验装置，使系统升温至设定温度，然后加载试样，施加恒定应力并记录载荷和变形数据；6. 实验结束与数据处理：根据实验要求，设定实验结束的条件，例如达到一定时间或变形量后停止实验。
然后将所有记录的数据进行整理和分析。
三、数据分析和结果表达在高温合金材料的热蠕变性能测定中，我们可以通过分析数据得出以下结论：1. 蠕变曲线分析：根据载荷-时间曲线和应变-时间曲线，可以得到材料在不同温度和应力下的蠕变行为，包括初期蠕变、稳定蠕变和后期蠕变等阶段；2. 蠕变速率计算：根据蠕变曲线的斜率，可以计算出材料的蠕变速率，并比较不同条件下的蠕变速率差异；3. 变形机制分析：结合显微组织观察和断口形貌分析等手段，可以推测材料的蠕变机制，如晶体滑移、空位扩散等。
通过以上实验步骤和数据分析，我们可以准确测定高温合金材料的热蠕变性能，并得出相关结论。
高温合金的蠕变特性及机制探究
高温合金的蠕变特性及机制探究高温合金是一种能够高温下稳定运行的重要材料，广泛应用于航空、航天、能源等领域。
然而，高温下的蠕变现象会严重影响高温合金的机械性能和使用寿命，因此研究高温合金的蠕变特性及机制具有重要意义。
一、高温合金的蠕变特性高温下的蠕变是指在一定应力下，物质在温度较高的条件下发生变形，表现为时间依赖的塑性应变。
高温合金的蠕变特性的研究主要包括蠕变应变速率与应力的关系、蠕变变形的时间依赖性、蠕变断裂机制等方面。
蠕变应变速率与应力的关系是高温合金蠕变特性的重要参数之一，通常用蠕变曲线来表示。
一般来说，蠕变曲线可以分为三个阶段：初期、稳定期和后期。
初期表现为瞬时蠕变，稳定期表现为缓慢蠕变，而后期表现为加速蠕变。
在初期和稳定期，蠕变曲线的斜率较小，而在后期则斜率增大，蠕变速率加快。
随着时间的增加，高温合金的蠕变应变也会逐渐增加。
在相同应力下，温度越高，蠕变应变越大。
高温合金的蠕变变形具有明显的时间依赖性，即在相同应力下，蠕变应变随时间的增加而增加。
这种时间依赖性表现为蠕变应变速率的变化。
蠕变变形的时间依赖性不仅影响高温合金的机械性能，还影响其使用寿命。
高温合金的蠕变断裂机制是指高温下材料断裂时的机制。
蠕变断裂主要有两种机制：晶粒边界间断裂和扩展型断裂。
晶粒边界间断裂可以在初期或稳定期发生，而扩展型断裂则通常发生在后期。
二、高温合金蠕变机制高温合金的蠕变机制是指材料在高温下发生蠕变的物理和化学机制。
高温合金蠕变机制的研究对于提高高温合金的性能以及延长其使用寿命具有重要意义。
高温合金的蠕变机制主要有两种：晶粒滑移和晶界扩散。
晶粒滑移是指晶体中原子在应力作用下发生的移动。
晶界扩散则是指晶界扩散的原子在应力作用下发生移动。
高温合金蠕变过程中，滑移和扩散机制通常同时存在。
不同的高温合金，其蠕变机制可能不同，同时机制的比例也可能不同。
在晶粒滑移机制中，晶体原子会沿着晶格面产生移动，使晶体的某些方向延伸，另外一些方向则收缩。
TC11钛合金的高温蠕变实验研究
TC11钛合金的高温蠕变实验研究
TC11钛合金的高温蠕变实验研究
对TC11钛合金在同一温度(550℃)不同应力水平条件下进行了多组蠕变实验,根据有关流变模型建立了积分型蠕变本构方程和微分型应力应变本构关系,并对由蠕变方程推导的理论结果与实验结果的误差进行了分析.
作者：杨柳罗迎社李苏洋刘斐王智超纪忠谌曲平许小虎作者单位：杨柳,罗迎社,李苏洋,刘斐,王智超(湘潭大学,基础力学与材料工程研究所,湖南,湘潭,411105)
纪忠,谌曲平,许小虎(中国南方航空动力机械公司,湖南,株洲,412002)
刊名：华南理工大学学报(自然科学版) ISTIC EI PKU 英文刊名：JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)：2003 31(z1) 分类号： O512 关键词： TC11钛合金高温蠕变流变模型本构方程。
SA336F22高温蠕变试验
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
图 7 454℃下稳态蠕变速率—试验应力曲线图
图 8 482℃下稳态蠕变速率—试验应力曲线图
第 9 页 共 10 页
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
得到的外推公式及蠕变速率为 10‐5 %/h 下的蠕变极限分别为： 454℃：σ=502.5476υ0.0416 相关系数 R=0.9026 σ4540.00001%=311MPa 482℃：σ=475.0215υ0.0641 相关系数 R=0.9476 σ4820.00001%=227MPa
试样原号
350‐1 350‐2 350‐3 365‐1 365‐2 365‐3 380‐1 380‐2 380‐3 405‐1 405‐2 405‐3 415‐1 415‐2 415‐3
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
表 4 454℃蠕变试验数据汇总表
试验应力
试验时间 稳态蠕变速率
图 5 482℃下试验时间—试验应力曲线图
得到的外推公式及 105 小时下的持久强度极限分别为：
454℃：σ=523.7509τ‐0.0497 相关系数 R=0.9739 482℃：σ=527.0452τ‐0.0716 相关系数 R=0.9903 6. 蠕变试验
σ45410000=296MPa σ48210000=231MPa
380
196.50
0.00166800
380
245.00
0.00265300
380
477.25
0.00129300
405
211.32
0.00350000
405
116.00
高温合金循环蠕变实验
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈ ｙ ｌ ｒ ｅ ｅ ｔ ｆ ｉｋ ｌｂ ｓ ｕ ｅ ａ ｌ ｙ ｈ ｓｂ ｅ ｏ ｄ ｃ ｅ ｎ ａ Ｈｉ ｈ Ｔｅ ｐ ｒ ｓ ｒ ｃ ： ｅ ｃ ｃ ｉ ｃ ｅ ｐ ｔ ｓ ｓｏ Ｎ ｃ ｅ— ａ ｅｓ ｐ ｒ ｌ ａ ｅ ｎ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｏ ｇ ｍ ｅ — ｃ ａ ｏ
于静 态载 荷作 用下 的纯 蠕 变 变形 ， 不 同于 完 全循 也 环载 荷作 用下 的纯 疲 劳 变形 ， 而是 蠕 变 与 疲 劳 交互 作用 的复 杂 变形过 程 一 。对这 种循 环 应力 作 用下
制 、 移控 制和 变形 控制 。利用 此 环 蠕 变 实 验 ， 而 评价 循 进
行 两级 热处 理 ， ｌ２ ０ ４ ，ＡＣ 的 固 溶 处 理 和 即 ２ ℃／ ｈ ．
９ ０ ／ ６ ， ． 时 效 处 理 。 热 处 理 试 样 机 加 工 ８ ℃ １ ｈ ＡＣ 的
德 国 Ｄｏｌ 司 Ｅ ） Ｅ ｔｒａ Ｄｉｉ ｌ ｏ ｔｏｅ ） ｌ公 Ｉ （ ｘｅｎ ｌ ｇｔ ｎ ｒｌｒ 数 ａＣ
Ｃｙ ｌｃ Ｃｒ ｅ ｐｅ ｉ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｐ ｒ ｌｏ ｃ ｉ ｅ ｐ Ｅｘ ｒ ｍ ｎｔ ｔｏ ｆＳｕ ｅ ａ ｌ ｙ
Ｇｕ ｎ Ｘｕ ，Ｌｉ ｎ ａ ｎ Ｕ Ｑｉｇ，Ｇｕ ｉｎ ｉｇ ｏＪａ ｔｎ
ｔ ｎ ｔｔ ｔ Ｍｅａ ｓｎ ｃ 。Ｃ ｎ ｓ ａ ｅ ｆ Ｓｃｅ ｃｓ，Ｌｉ ｏ ｉ ｇ Ｓ ｅ ｙ ｎ ０ １ ） Ｉ ￣ｉｕｅ０ｆ ｔ ｌＲｅｅ ｒ ｝ ｈｉｅｅＡｃ ｄ ｍｙ ｏ ｉｎ ｅ １ ａ ｎｎ ｈ ｎ ａ ｇ １ ０ ６ １
１ ０ｍｍ 的定 向凝 固 园棒试 样 。随后 对 园棒 试 样 进 ３
变 实验 ） 并 与恒载 荷 作 用下 的蠕 变 行 为 （ 之 为 静 ， 称
变形高温合金的蠕变机制研究
APB Mode
(Viswanathan et al. 2005)
SESF Mode
显微组织 对合金蠕变变形机制的影响
Y轴 切 割 连 续 γ’ 相 所 需 外 加 应 力 X轴 三次γ’相体积分数
显微组织 对合金蠕变变形机制的影响
成对位错切割GAMMA′相形成反相畴界（APB）
反相畴界主要是由成对位错切割 γ ′相形成的。 这种位错切割有序相的方式广泛存 在于采用有序相进行沉淀强化的合 金中。 变形高温合金中成对位错切割γ ′ 相形成APB的变形方式通常存在于低 温高应力的变形条件下。
(Xu et al. 2013)
位错对切割γ′相形成APB有两种方式：
不同时效时间获得的不同尺寸γ′颗粒对高温变形（拉伸）机制的影响：
(Fu et al. 2015)
(Fu et al. 2015)
参考文献
1.REED, R.C., THE SUPERALLOYS: FUNDAMENTALS AND APPLICATIONS. 2006: CAMBRIDGE UNIVERSITY PRESS. 2.徐玲, 储昭贶, 崔传勇, ET AL. 一种镍钴基变形高温合金蠕变变形机制的研究. 金属学报, 2013. 49(7): 863870. 3.TIAN, C., G. HAN, C. CUI, ET AL. EFFECTS OF STACKING FAULT ENERGY ON THE CREEP BEHAVIORS OF NI-BASE SUPERALLOY. MATERIALS & DESIGN, 2014. 64(0): 316-323. 4.KOLBE , M. THE HIGH TEMPERATURE DECREASE OF THE CRITICAL RESOLVED SHEAR STRESS IN NICKEL-BASE SUPERALLOYS. MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING: A, 2001. 319: 383-387. 5.VISWANATHAN, G., P. SAROSI, M. HENRY, ET AL. INVESTIGATION OF CREEP DEFORMATION MECHANISMS AT INTERMEDIATE TEMPERATURES IN RENE 88 DT. ACTA MATERIALIA, 2005. 53(10): 3041-3057. 6.YUAN, Y., Y. GU, C. CUI, ET AL. INFLUENCE OF CO CONTENT ON STACKING FAULT ENERGY IN NI–CO BASE DISK SUPERALLOYS. JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH, 2011. 26(22): 2833-2837.
加镁微合金化变形高温合金的蠕变行为
加镁微合金化变形高温合金的蠕变行为高温合金是一类含有多种合金元素的金属材料，它们具有优异的力学性能、耐腐蚀性及寿命长等特点，专用于高温环境加工及服役，在航空航天、能源工业、先进制造等领域被广泛应用。
然而，高温合金的高温性能受到多种因素的影响，其中蠕变行为是影响其高温性能的主要因素之一，而蠕变的机理及行为的揭示及控制是影响高温合金性能的关键环节。
最近，随着质子及其他微粒的引入，在真空低温条件下，用加镁微合金化处理高温合金已取得良好的效果。
加入镁，在一定条件下，可以改善高温合金的性能，有效地抑制蠕变行为。
因此，研究加镁微合金化高温合金的蠕变行为对提高高温合的高温性能具有重要意义。
为此，本文建立了估加镁微合金化高温合金蠕变行为的实验方法，实验中考察了不同化学成分、微结构及温度3个因素对蠕变行为的影响程度。
实验结果表明，随着化学成分、微结构及温度的变化，加镁微合金化高温合金的蠕变行为明显变化，其蠕变应变率与微结构有着密切的关系。
实验中，通过X射线衍射仪和扫描电镜等分析仪器观察了加镁微合金化高温合金在高温下的形变特性和微结构演化。
实验结果表明，加入镁后，高温合金的晶粒得到了改善，晶粒尺寸变小，晶粒组合较为均匀。
同时，实验也发现，随着温度的提高，晶粒的组织逐渐发生变化，并产生了多个层次的层状结构，使高温合金更加耐受高温高应变的重负荷。
此外，本文还考察了高温合金中蠕变行为特性。
实验结果表明，随着温度的提高，高温合金的蠕变行为明显改善。
加入镁以及镁与其他元素共存时，合金蠕变行为受其影响而显著变化：一是随着温度的提高，合金蠕变应变率显著降低；二是随着合金中镁含量的增加，合金的蠕变应变率也明显降低。
综上所述，经加镁微合金化的高温合金具有优异的力学性能，能有效抑制蠕变行为，从而改善其高温性能。
通过实验研究表明，加镁微合金化高温合金的蠕变行为受到温度、微结构及化学组成3个因素的混合影响。
本文的研究为精确控制加镁微合金化高温合金的蠕变行为及优化材料性能提供了可靠的理论及实验依据。
航空航天材料-高温合金部分05蠕变
• 两者一次或同时发生时，加速或减缓总损 伤，影响疲劳寿命。
ln(1 εs ε) k1t const
Garofalo方程)推导的应变参数与蠕变时间的关系
Li方程推导的应变参数与蠕变时间的关系
第二阶段蠕变规律及其机理
• 第二阶段蠕变的速率是恒定的，对于高温应用的
合金，由于温度和应力的影响显著，稳态蠕变速
率通常都用Dorn等式来描述。
n s A a exp(Qc / RT ) ε
Typical creep curves of the Ni-Al-Mo-Ta single crystals tested at (a)982oC, 234Mpa (b)982oC,186Mpa (c)1038oC,179Mpa (d)1038oC,147Mpa ts-steady-state creep; tt-tertiary creep
这一数学表达式只在t>(0.1-0.15)ts条件下是适合的， 经数学处理后
ln(ε - εs ) mt const
第一阶段蠕变规律及其机理
基于高温蠕变位错理论，用来描述高温蠕变第一阶 段和第二阶段的数学式： 2、Li表达式： εi εi - εs ε ε 0 ln 1 exp1 exp(k1t ε s t k1 ε K1为位错增值速率常数，εi为初始蠕变速率。 经数学处理后
影响疲劳寿命的工程因素
• 温度的影响
影响疲劳寿命的工程因素
• 应力循环频率的影响
影响疲劳寿命的冶金因素
• 强度和塑性的影响 • 晶粒尺寸的影响 • 合金组织结构的影响
高温合金的低周疲劳
• 高温合金低周疲劳，所承受的应力水平接 近或超过材料的屈服强度，即循环应变进 入了塑性应变范围。 • 低周疲劳受力形式：轴向、弯曲、扭转、 双轴和多轴受力。
高温合金循环蠕变实验
No3.2008工程与试验September 2008[收稿日期] 2008-06-26[作者简介] 关逊(1969-),女,助理工程师,从事蠕变实验工作。
刘庆(1961-),男,工程师,从事蠕变实验工作。
郭建亭(1938-),男,研究员。
博士生导师,从事高温合金与金属间化合物的研究。
高温合金循环蠕变实验关 逊,刘 庆,郭建亭(中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110016)摘 要:本文利用装配有EDC 数字控制器的高温电子蠕变试验机开展了一种镍基高温合金的循环蠕变实验。
结果表明与恒载荷静态蠕变相比,两种方式(矩形波和锯齿波)载荷循环降低了合金蠕变寿命,但对蠕变塑性并没有影响。
关键词:高温合金;循环蠕变实验;循环载荷中图分类号:T G 132.3文献标识码:ACyclic Creep Experimentation of SuperalloyGuan Xun ,Liu Qing ,Guo Jianting(I nstit ute of M et al Research ,Chi nese A cadem y of S ciences ,L i aoni ng S heny ang 110016)Abstract :The cyclic creep test s of a Nickel 2base superalloy has been conducted on a High Temper 2at ure Elect rical Creep Machine equipped wit h an External Digital Controler (EDC ).Compared wit h t he constant load creep ,t he cyclic load in t he square and sawtoot h waveforms reduces t he creep life ,but has no effect on t he creep ductility of t he testing alloy.K eyw ords :superalloy ;cyclic creep test ;cyclic load1 引言高温合金部件在高温服役期间,往往遭受静态应力和循环应力的联合作用,实际变形过程既不同于静态载荷作用下的纯蠕变变形,也不同于完全循环载荷作用下的纯疲劳变形,而是蠕变与疲劳交互作用的复杂变形过程[1～2]。
高温合金材料高温蠕变行为的数值模拟分析
高温合金材料高温蠕变行为的数值模拟分析高温合金材料在高温、高压等极端环境下，具有较好的稳定性和耐腐蚀性，因此被广泛应用于航空、军工、化工等领域。
然而，在长时间高温下，高温合金材料容易出现蠕变现象，从而导致材料的失效和结构的破坏。
因此，对于高温合金材料的高温蠕变行为进行数值模拟分析，可以有效预测材料的性能和寿命，为加强材料的研制和应用提供科学依据。
一、高温蠕变行为的定义和机制高温蠕变是指在高温和高应力的作用下，材料会产生延展变形和失效现象的行为。
高温下，原子或分子会产生大范围的热运动和位移，从而导致材料微观结构的变化。
同时，高应力会使材料受到拉伸或压缩等作用，相邻的晶粒之间的间隙会逐渐扩大，从而导致材料发生蠕变现象。
二、高温蠕变行为的数值分析方法数值模拟分析是目前研究高温蠕变行为的主要方法之一。
其基本思路是根据高温蠕变的机理和材料特性，建立相应的数值模型，并使用数学方法、计算机软件等工具，计算出材料在高温下的蠕变变形和失效情况。
1.高温蠕变模型的建立高温蠕变模型的建立是进行数值模拟分析的基础，其目的是描述材料的微观结构、材料特性以及蠕变机制等，并将其转换为数学方程形式。
常用的高温蠕变模型包括压力蠕变模型、膜蠕变模型、粘塑性蠕变模型等。
2.高温蠕变模拟的计算方法高温蠕变模拟的计算方法主要是通过计算机软件，进行有限元方法、分子动力学模拟、分形分析等计算方法，预测材料在高温和高应力下的变形和失效情况。
具体的计算方法需要综合考虑材料的特性、应力状态、温度等因素，进行参数调整和模型优化。
三、高温蠕变模拟分析在高温合金材料研究中的应用高温蠕变模拟分析在高温合金材料研究中起着重要的作用。
它可以用于材料的设计和优化、材料加工过程的控制、材料性能的评估和预测等方面。
1.材料性能的评估和预测通过高温蠕变模拟分析，可以预测材料在高温和高应力下的蠕变变形和失效情况，指导材料的选用和性能的改进。
同时，可以预测材料的使用寿命和维修周期，为材料的管理和维护提供科学依据。
基于计算机模拟的高温合金蠕变行为预测
基于计算机模拟的高温合金蠕变行为预测高温合金蠕变行为预测的研究概述：高温合金是一类能在高温环境下保持一定力学性能的特种合金材料，被广泛应用于航空航天、能源等领域。
然而，高温环境下的材料变形行为具有复杂性和不确定性，因此准确预测高温合金的蠕变行为对材料设计与使用至关重要。
计算机模拟作为一种重要的工具，能够帮助研究人员揭示高温合金的蠕变机制，并预测其行为。
一、高温合金蠕变行为的特征高温合金在高温环境下主要表现出了三种特征：蠕变应变、蠕变速率和蠕变寿命。
蠕变应变是材料在高温下受力后发生的塑性变形。
蠕变速率是指单位时间内蠕变应变的变化率。
蠕变寿命则是指高温合金在一定条件下能够承受的蠕变应变和时间的限制。
二、基于计算机模拟的高温合金蠕变行为预测方法计算机模拟是一种基于物理、数学和计算机科学原理的模拟方法。
对于高温合金蠕变行为的预测，目前主要采用的方法是分子动力学（MD）模拟和有限元（FE）模拟。
1. 分子动力学模拟分子动力学模拟是一种基于原子尺度的计算机模拟方法。
通过建立高温合金系统的原子模型，考虑原子之间的相互作用力以及温度等条件，利用数值算法模拟系统的运动，从而得到高温合金的蠕变行为。
分子动力学模拟可以模拟高温合金的原子尺度动力学过程，研究材料的缺陷行为、热力学性质和力学性能。
通过对原子间相互作用势的选择和参数的确定，可以准确地预测高温合金的蠕变行为。
2.有限元模拟有限元模拟是一种基于宏观尺度的计算机模拟方法。
通过将高温合金的组织结构划分为有限数量的区域，并在每个区域内建立数学模型，利用数值方法求解微分方程，从而得到高温合金的宏观力学行为。
有限元模拟可以根据给定的应力状态和温度条件，预测高温合金的变形行为和蠕变寿命。
通过调整有限元模型中的材料参数和加载条件，可以对不同高温合金的蠕变行为进行预测和比较。
三、计算机模拟在高温合金蠕变行为研究中的应用计算机模拟已广泛应用于高温合金蠕变行为的研究中，为材料设计和制备提供了有力支持。
ni基合金高温蠕变曲线怎么做
ni基合金高温蠕变曲线怎么做
高温蠕变曲线是描述材料在高温和持续加载下的蠕变行为的图表。
为了绘制这样的曲线，你需要进行蠕变实验，并在实验中测量变形随时间的变化。
以下是一般的步骤：
1.实验准备：
•选择适当的试样形状和尺寸，并确保其代表了你感兴趣的材料。
通常，试样是柱状或圆盘形状。
对试样进行预处理，
比如热处理，以确保它们处于相同的起始状态。
2.实验装置：
•使用蠕变试验机来施加恒定的应力和测量变形。
这种试验通常在高温和恶劣条件下进行，以模拟实际使用环境。
3.选择加载条件：
•确定所需的加载条件，包括应力水平、温度和加载时间。
这些条件应该与材料在实际使用中的条件相匹配。
4.实施蠕变实验：
•将试样置于试验机中，根据选择的加载条件进行蠕变实验。
记录实验期间的时间和试样的变形。
5.绘制蠕变曲线：
•使用实验数据绘制蠕变曲线。
通常，横轴是时间，纵轴是相对变形或应变。
曲线的形状和斜率提供了有关材料蠕变
性能的重要信息。
6.分析曲线：
•分析蠕变曲线的不同区域，如初期蠕变、稳定蠕变和加速蠕变。
这些区域可以提供关于材料行为的详细信息。
7.制作报告：
•汇总实验结果，包括加载条件、变形率、材料性能等。
这些信息对于材料的高温蠕变行为有很大的帮助。
需要注意的是，进行高温蠕变实验需要专业设备和技术，并且实验条件需要仔细控制，以确保获得可靠的数据。
最好在合适的实验室或研究机构中进行这样的实验。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
No3.2008工程与试验September 2008[收稿日期] 2008-06-26[作者简介] 关逊(1969-),女,助理工程师,从事蠕变实验工作。
刘庆(1961-),男,工程师,从事蠕变实验工作。
郭建亭(1938-),男,研究员。
博士生导师,从事高温合金与金属间化合物的研究。
高温合金循环蠕变实验关 逊,刘 庆,郭建亭(中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110016)摘 要:本文利用装配有EDC 数字控制器的高温电子蠕变试验机开展了一种镍基高温合金的循环蠕变实验。
结果表明与恒载荷静态蠕变相比,两种方式(矩形波和锯齿波)载荷循环降低了合金蠕变寿命,但对蠕变塑性并没有影响。
关键词:高温合金;循环蠕变实验;循环载荷中图分类号:T G 132.3文献标识码:ACyclic Creep Experimentation of SuperalloyGuan Xun ,Liu Qing ,Guo Jianting(I nstit ute of M et al Research ,Chi nese A cadem y of S ciences ,L i aoni ng S heny ang 110016)Abstract :The cyclic creep test s of a Nickel 2base superalloy has been conducted on a High Temper 2at ure Elect rical Creep Machine equipped wit h an External Digital Controler (EDC ).Compared wit h t he constant load creep ,t he cyclic load in t he square and sawtoot h waveforms reduces t he creep life ,but has no effect on t he creep ductility of t he testing alloy.K eyw ords :superalloy ;cyclic creep test ;cyclic load1 引言高温合金部件在高温服役期间,往往遭受静态应力和循环应力的联合作用,实际变形过程既不同于静态载荷作用下的纯蠕变变形,也不同于完全循环载荷作用下的纯疲劳变形,而是蠕变与疲劳交互作用的复杂变形过程[1～2]。
对这种循环应力作用下复杂变形行为的研究方法有两种。
第一种方法是完全模拟部件实际工作条件下的受力情况进行实验,实验结果可直接应用于指导设计。
第二种方法是进行特定循环载荷作用下的蠕变实验(称之为循环蠕变实验),并与恒载荷作用下的蠕变行为(称之为静态蠕变)进行比较,以了解循环载荷对蠕变变形影响的基本规律。
高温循环蠕变性能是高温合金设计与安全应用的重要指标之一。
中国科学院金属研究所蠕变实验室引进装备有德国Doli 公司EDC (External Digital Cont roler )数字控制器的高温电子蠕变试验机,能够实现载荷控制、位移控制和变形控制。
利用此试验机,本文开展了一种镍基高温合金的循环蠕变实验,进而评价循环载荷对合金蠕变行为的影响。
2 实验方法211 实验合金实验合金DZ417G 是一种具有中国特色的先进定向凝固高温合金,用作某先进航空发动机的涡轮叶片材料。
有关该合金的成分、制备工艺、性能特点等见文献[3]。
实验用母合金经真空感应炉熔炼后,在定向凝固真空炉内以快速凝固法(温度梯度是850C/cm ,凝固速度是7mm/min )制备直径16mm ,长130mm 的定向凝固园棒试样。
随后对园棒试样进行两级热处理,即1220℃/4h ,AC.的固溶处理和980℃/16h ,AC.的时效处理。
热处理试样机加工成标距100mm 的标准螺纹蠕变试样。
・42・212 实验过程恒载荷和循环载荷蠕变实验是在装备有EDC 数字控制器的高温电子蠕变试验机上进行的,所有蠕变实验温度是870℃。
蠕变实验期间,炉内温度由安装在试样标距段的上、中、下三根Pt/Pt 216%Rh 热电偶测量,炉温控制由EDC 指令通过A I 智能温度调节仪表自动完成,具有0.2级精度。
蠕变应变由连接在试样上、下肩部的高精度变形引伸计测量,测量结果自动转换成数字显示,测量精度达2×10-3。
循环蠕变实验所施加载荷变化是由EDC 蠕变实验程序自动控制的,EDC60菜单系统示意图见图1。
每一次卸载时,载荷一次性去除。
每一次加载时,载荷分几次缓慢加上,以减少加载对试样造成的冲击影响,加载完成时间在60～120s 内。
选择的载荷变化形式分别是矩形波载荷循环和锯齿波载荷循环,载荷变化示意图见图2。
图中(high 是循环蠕变实验的最大应力值。
为便于与420M Pa 恒载荷静态蠕变行为进行比较,所有循环蠕变实验的最大施加应力都是420M Pa 。
(low 是循环蠕变实验的最小施加应力值(low =42Mpa ,这个最低应力不仅能保持夹具和加载系统处于拉伸状态,还可以保证每次载荷循环时的卸载期间不发生实验能检测到的蠕变变形。
t high 是每次载荷循环期间,在最大载荷时的持续时间,称其为有载时间,实验中采用了5个有载时间,分别是30,60,120,180,360min 。
t low 是每次载荷循环期间,在最小载荷时的持续时间,称其为无载时间。
在矩形波载荷循环实验中,采用了有载时间等于无载时间的实验方案。
在锯齿波载荷循环实验中,由于无载时间不足一分钟,可以认为无载时间是零。
图1 试验机配备的数字控制器E DC60菜单系统示意图图2 循环蠕变实验载荷变化示意图・52・No3.2008 关 逊,等:高温合金循环蠕变实验3 实验结果与讨论图3是DZ417G 合金在870℃/420M Pa 恒载荷作用下的静态蠕变曲线。
图3(a )表明了蠕变应变与时间的关系,图3(b )表明了应变速率随时间变化情况。
由图可见,合金的静态蠕变曲线由减速蠕变阶段、近稳态蠕变阶段(最小蠕变速率附近区域)和加速蠕变阶段组成。
最小蠕变速率对应的应变值大约是1.2%。
减速蠕变及近稳态蠕变阶段的应变是2.5%;加速蠕变阶段应变值18%,占总应变的90%左右。
因此,DZ417G 合金较高的蠕变塑性主要来自于加速蠕变阶段。
透射电子显微镜(TEM )观察表明,DZ17G 合金在870℃/420M Pa 时的蠕变变形机制是位错对共格有序((沉淀相粒子的切割过程[4～5]。
图3 DZ 417G 合金恒载荷蠕变曲线 图4(a )是DZ417G 合金在矩形波循环载荷(有载时间是60min )作用下的蠕变应变与时间的变化关系。
为了与静态蠕变曲线进行比较,采用蠕变包迹线来代表循环蠕变曲线。
蠕变包迹线是由每次加载期间应变值最高点相连接而形成的光滑曲线。
因为在低载荷(42M Pa )期间变形极其缓慢,可以认为在“无载”期间没有蠕变发生,故蠕变时间只包含有载时间,蠕变寿命定义为有载持续时间。
合金在5种有载时间矩形波载荷循环的循环蠕变曲线及恒载荷静态蠕变曲线见图4(b ),其中C1对应矩形波载荷循环有载时间为30min ;C2对应有载时间为60min ;C3对应有载时间为120min ;C4对应有载时间为180min ;C5对应有载时间为360min ;C6为恒载荷蠕变曲线。
由图可见,载荷循环降低了DZ17G 合金的蠕变寿命,并且随着有载时间的缩短,蠕变寿命降低的更为明显。
图5(a )是合金在锯齿波载荷循环作用下(有载时间是60min )的典型蠕变应变与时间的关系,与矩形波载荷循环相同,也采取蠕变包迹线来代表循环蠕变曲线。
合金在5种有载时间锯齿波载荷循环下的循环蠕变曲线见图5(b )。
其中C7对应锯齿波载荷循环有载时间为30min ;C8对应有载时间为60min ;C9对应有载时间为120min ;C10对应有载时间为180min ;C11对应有载时间为360min ;C6同样为恒载荷蠕变曲线。
由图可见,尽管在低载荷几乎没有保持时间,锯齿波载荷循环同样降低了合金的蠕变寿命,并且随着有载时间的缩短,蠕变寿命降低的更为明显。
图3表明,DZ417G 合金的高温蠕变塑性主要来自非常长的加速蠕变阶段,这是因为定向凝固消除了与施加应力轴垂直的横向晶界,使其不再是蠕变裂纹的萌生场所和扩展通道。
从图4和图5可见,无论是矩形波载荷循环还是锯齿波载荷循环,循环蠕变曲线(包迹线)与静态蠕变曲线形状相似,也表现出加速蠕变阶段是主要蠕变阶段的特征。
这说明载荷循环对蠕变塑性的影响是很小的。
表1表明所有循环蠕变和静态蠕变断裂应变值都在20%～25%之间,与循环方式和频率无关。
因此,认为两种形式的载荷循环没有对合金的蠕变断裂过程和蠕变塑性产生影响。
・62・工程与试验 September 2008图4 在矩形波载荷循环作用下DZ 417G合金的典型循环蠕变曲线图5 在锯齿波载荷循环作用下DZ 417G 合金的典型循环蠕变曲线表1 DZ 417G 合金恒载荷与循环载荷蠕变应变编号载荷形式有载时间蠕变应变C1C2C3C4C5形波循环载荷30min23.5060min 22.43120min 24.12180min 22.93360min24.77C6恒载荷20.42C7C8C9C10C11锯齿波循环载荷30min 20.6160min21.52120min 21.39180min 24.55360min21.28・72・No3.2008 关 逊,等:高温合金循环蠕变实验 然而,载荷循环却显著降低了合金的蠕变寿命,且随循环次数的增加,蠕变寿命的降低更加明显,而矩形波载荷循环的影响要大于锯齿波载荷循环。
由于载荷循环并没对蠕变断裂行为产生影响,载荷循环降低合金蠕变寿命的原因一定是提高了循环蠕变变形速率,即产生了循环蠕变加速现象。
在粒子强化合金高温蠕变期间,组织中往往产生了较大的内应力阻碍蠕变变形。
在高载荷向低载荷的卸载过程中,这种内应力的大部份快速松弛掉了。
此时的组织相对于卸载前是软化的。
在重新加载时,这种软化的组织导致了较正常应变速率高得多的变形速率,使减速蠕变阶段的最小蠕变速率要高于同一应变对应的静态蠕变变形速率,随后的加速蠕变阶段的蠕变速率更要高于所对应的静态蠕变变形速率。
因此,在每一次卸载期间蠕变阻力的松弛,导致随后加载期间的蠕变以更快的速率进行,即发生循环软化。
每一次载荷循环都加快了蠕变变形速率,则载荷循环次数越多,蠕变寿命越短。
4 结论利用装配有EDC 数字控制器的高温电子蠕变试验机成功开展了一种镍基高温合金的循环蠕变实验。
结果表明与恒载荷静态蠕变相比,两种方式(矩形波和锯齿波)载荷循环降低了合金蠕变寿命,但对蠕变塑性并没有影响。