高温合金已广泛应用于发动机的高温部件例如,单晶高温合金已经成为主要的发动机涡轮叶片。材料介绍。在实际使用条件下,高温部件由于长期在高温和交变载荷的作用下,部件内部产生热量应力,同时由其他相关组件的大小而导致生产 应变控制的低周疲劳损伤:因此,高温应变疲劳所造成的损坏会影响这些部件的使用寿命。不可忽视的因素,PJ。结果表明,温度、应变速度、负载保持时间和波形等测试参数具有较高的影响。H 7,降低周疲劳性能的主要因素。高温合金在环的变形过程中,可能发生循环硬化或循环软化,它甚至可以显示出先硬化后软化,反之亦然,其环流特征主要取决于其自身的组织结构,高温低周疲劳下合金的断裂行为分析表明裂纹产生和扩展的方式,蠕变和环境的作用及其后续环变形机制。
Gh3044合金是一种固溶强化的镍基抗氧化合金,在900℃以下具有较高的塑性和适中的热强度。且具有优异的抗氧化性,适合在900℃以下制造长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室零成分。
通过应变控制模式下GH 3044合金的室测试了600℃下的疲劳性能,并测量了循环应力应变反应行为、应变-寿命关系等。,和总数讨论了应变控制下合金疲劳变形的一般规律以期为改进该合金的疲劳设计、寿命确定和寿命延长提供参考可靠的实验基础和理论基础。
试验材料实验中使用的GH3044合金的密度为8.89×103kg/m3,其化学成分见表1。
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检测方法疲劳试验中使用的样品尺寸如图1所示。低周期疲劳试验在岛津EHF-EAL0电液伺服疲劳试验中进行机检、测试采用轴向全应变控制,引伸计标准吼了12个小时。引伸计通过应时刀口与样品表面连接。测试接触距离内的应变。加载波形为三角波,应变比值(最小应变与最大应变的比值)为1 L,实验频率0.1-1 Hz,测试温度为室温和600℃,高温为样品由炉内电阻丝辐射加热,辐射分布在计量距离内。关闭热电偶控制温度波动,温度波动控制在2实验的数据采集由计算机完成,每个实验直到标本被打碎。见测试GB/t15248 I。1994年“金属材料的轴向等幅低循环试验方法的规定执行。
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循环应力响应行为在低周疲劳试验中,对于每个给定的总应变幅值,记录应力值随循环次数的变化。应力值随着循环次数的变化(即材料的循环应力响应曲线)宏观反映不同温度下的合金和其他试条。在应该硬化的部分下面像软化行为一样,是材料微观结构的变化的宏观体现。图2和图3分别显示了gh3044合金室温和600℃下的循环应力响应曲线。从图2可以看出参见,在不同的施加总应变振幅下,gh3044合金的室温它们都表现出最初的循环硬化现象,这是由于疲劳造成的。
在环变形过程中,位错之间以及位错与析出物之间的交叉相互作用将强烈阻碍位错运动,这将使 位错塞住,所以需要增加外加载荷来保持应变常数,导致循环应力增加,即循环硬化学;随着循环变形的进行,合金的应力幅度随着循环次数增加和减少,这可能是由于在循环结束时在此期间,材料的疲劳损伤导致应力下降。从图3中可以看出,在不同的应变幅下,材料在600℃是均匀地出现循环硬化现象,图中应力突然下降阶段,这种突然下降是由于反复循环形状。材料出现疲劳损伤,进入失稳膨胀阶段。
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循环应力应变行为在低周疲劳试验中,对于每个给定的总应变幅值材料的循环应力应变特性是低周疲劳特性之一。一个重要的方面,反映了材料在低周疲劳下的实际应用力-应变特性。图4显示了室温下的gh3044合金,600℃循环应力应变关系,图中数据点均为它是从半衰期的循环磁滞回线获得的。从图中可以看出温度对循环应力-应变关系的影响与应变关系的影响相同,图中室温下的应力幅明显高于600℃时的值实线是通过拟合测试数据获得的近似曲线,并且可以用公式(1)表示。
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式中:△ roar/2为循环应力的幅值,△占。/2是循环塑性振幅,n '是循环硬化指数,k '是循环强度系数。正确对材料应力应变测试数据进行回归分析,得到了K '值和n’。相应的分析结果如表2所示。
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可变寿命曲线对于应变控制的低周疲劳试验,材料应为可变寿命通常用公式müson-cof iin[I]来表示,即P (2m)一加一,(2ⅳf)一t。其中:右边第一项是弹性部分,第二项是塑料部分,其中,瞪',是疲劳强度系数,占',是疲劳延性系统数,2ⅳf是断裂时载荷的倒数,6是疲劳强度指数,c是疲劳延性指数,e是动态弹性模量m j。图5和图6显示了gh3044合金的总应变幅度,塑性应变幅值和弹性应变幅值之间以及载荷的反向循环关系曲线,其中塑性应变幅值和弹性应变幅值都是一半得到了生命的周期滞后环。因此,坐在双对数在该标准下,GH 3044可采用线性回归分析的方法。分析了金在不同温度下的应变疲劳寿命测定GH3044合金在不同温度下的应变疲劳参数的具体值。相应的结果如表2所示。
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图7显示了M-C模型的预测结果对比,其中可以看出M-C模型预测精度高,数据都在在色散带的2倍以内。
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图8显示了gh3044合金的循环应力行为(疲劳)。循环次数与应力峰谷值的关系。从图8中可以看出,高应变下疲劳应力的峰谷值比低应变下大,in600℃时,疲劳裂纹在疲劳末期迅速扩展。该阶段的峰值应力迅速下降,材料最终断裂失效。在 在相同应变条件下,随着温度的升高,疲劳裂纹萌生和扩展区疲劳应力的峰谷值降低。这是因为周期低。疲劳属于局部应变范围,其变形仅发生在裂纹尖端。结束发生在一个小的区域,当温度上升时,材料本身的措施。裂纹扩展的应力强度因子降低,并且由于高氧化的作用导致高温下应力减小。疲劳会增长。
当测试温度不同时,在比较中在高应变条件下,应力的峰值与谷值之差小于低应变条件下的峰值与谷值之差。应力峰值和谷值之间的差异是由于高应变下的裂纹暴露 在空气中的时间比较短,氧化不如在低应变下好。显而易见。金属的强度通常随着温度的升高而降低,氧化在高温疲劳和疲劳过程中起着关键作用形成的保护性氧化膜将由于循环载荷而向后滑动。并且发生损坏,导致裂纹从氧化裂纹萌生并移动到基体中的生长和裂纹扩展速度也将归因于高温环境的氧化和增加。
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图9显示了gh3044合金在不同温度下的低周疲劳性能,从图中可以看出,材料的低周疲劳寿命不仅需要取决于所施加的应变范围的大小,并与温度密切相关,一般来说,施加的应变范围越大,疲劳寿命越低。在相同应变幅度下,温度越高,疲劳寿命越低。
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1) gh3044合金在室温和600℃下的初始循环其特征是循环应变硬化;
2)GH3044合金的应变疲劳寿命和塑性应变振幅与弹性应变振幅的关系分别服从man ∞ n. co和n方程,预测精度在弥散区的2倍以内;
3)温度对GH3044合金的低周疲劳性能有很大影响在相同的应变幅下,随着温度的升高,效果降低循环疲劳寿命缩短。