對航空發(fā)動機、重型燃機等熱端部件高溫合金的性能要求日益提高,意味著熱端部件需要在越來越高的溫度下服役,這對高溫合金的疲勞性能提出了更高的要求。因此充分認識高溫合金在服役溫度范圍溫度對疲勞裂紋擴展行為的影響規(guī)律呈現(xiàn)何種方式,以及導致此規(guī)律的主導機制,是一個急需關注的問題。為此,本文系統(tǒng)研究了高溫合金疲勞裂紋擴展行為的溫度影響規(guī)律和本質原因,并由此就長期服役的累積損傷進行了研究,為合金在高溫下的損傷容限設計提供了重要的實驗和理論依據(jù)。通過對粉末高溫合金（FGH4097、FGH4098和FGH4096）及變形高溫合金（GH4738、GH4720Li）在寬溫度范圍（室溫～800℃）內的大量疲勞裂紋擴展實驗數(shù)據(jù)的分析,表明了隨溫度增加疲勞壽命并非呈線性下降。明確了鎳基高溫合金在服役溫度范圍的高溫段都存在一個拐點溫度,在各自的拐點溫度附近,表現(xiàn)出疲勞裂紋急速擴展、疲勞壽命快速下降的共性現(xiàn)象。通過斷口特征、裂紋擴展方式和裂紋尖端損傷區(qū)特征的觀察分析,闡述了拐點溫度時疲勞裂紋急速擴展的主要原因,表觀表現(xiàn)為斷口特征從穿晶向沿晶斷裂轉變,實質為明顯呈現(xiàn)沿晶斷裂特征的轉折點對應的應力強度因子ΔKT的快速下降... 

【文章來源】：北京科技大學北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：198 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
引言
1 文獻綜述
    1.1 高溫合金疲勞裂紋擴展
        1.1.1 疲勞裂紋擴展的一般規(guī)律
        1.1.2 疲勞裂紋擴展的影響因素
    1.2 高溫對疲勞裂紋擴展的影響規(guī)律
    1.3 高溫影響裂紋擴展機制和表征
        1.3.1 高溫疲勞性能下降
        1.3.2 高溫疲勞中的氧相關損傷
        1.3.3 高溫裂紋擴展機制的表征
    1.4 高溫服役累積損傷的影響和機制
        1.4.1 高溫服役的組織損傷
        1.4.2 高溫服役的性能退化
        1.4.3 服役后累積損傷評估
    1.5 課題研究內容與思路
2 研究材料及方法
    2.1 研究材料
    2.2 研究方法
        2.2.1 疲勞裂紋擴展試驗
        2.2.2 疲勞裂紋中斷實驗
        2.2.3 光滑持久和沖擊試驗
        2.2.4 長期時效試驗
        2.2.5 合金組織觀察及斷口分析
3 疲勞裂紋急速擴展的拐點溫度
    3.1 粉末高溫合金裂紋擴展
    3.2 變形高溫合金裂紋擴展
    3.3 本章小結
4 高溫段疲勞裂紋急速擴展的原因
    4.1 疲勞斷裂斷口特征的變化
        4.1.1 疲勞斷裂模式的變化
        4.1.2 強化相和力學強度的變化
    4.2 裂紋擴展方式的變化
        4.2.1 宏觀裂紋擴展方式
        4.2.2 微觀裂紋擴展路徑
    4.3 裂紋尖端損傷區(qū)特征
    4.4 高溫氧化損傷
        4.4.1 高溫氧化損傷具體機制
        4.4.2 高溫氧化損傷主導機制的演變
    4.5 本章小結
5 促進高溫段裂紋急速擴展的影響因素
    5.1 保載時間和疲勞載荷的貢獻
        5.1.1 保載時間的影響
        5.1.2 疲勞載荷的影響
    5.2 晶界組織特征的影響
        5.2.1 晶界大γ'相
        5.2.2 晶界處夾雜物
        5.2.3 晶粒取向
        5.2.4 晶界M_(23)C_6碳化物
    5.3 本章小結
6 晶界損傷對裂紋擴展的貢獻
    6.1 疲勞裂紋擴展的晶界氧化損傷
        6.1.1 疲勞裂紋擴展的疲勞力學損傷分量
        6.1.2 疲勞裂紋擴展的氧化損傷分量
        6.1.3 疲勞裂紋擴展的等損傷載荷
    6.2 疲勞-保載裂紋擴展的晶界損傷
        6.2.1 疲勞-保載裂紋擴展的各機制分量
        6.2.2 疲勞-保載裂紋擴展的晶界損傷分量
        6.2.3 疲勞-保載裂紋擴展的等損傷載荷
    6.3 本章小結
7 晶界累積損傷對壽命折損的影響及評估
    7.1 長時熱暴露晶界累積損傷
        7.1.1 高溫時效后室溫疲勞裂紋擴展行為
        7.1.2 晶界累積損傷
    7.2 長時服役晶界累積損傷
        7.2.1 微觀組織和力學性能變化
        7.2.2 晶界累積損傷
    7.3 壽命折損評估
        7.3.1 壽命折損系數(shù)及評估
        7.3.2 服役葉片壽命折損評價評估方法
    7.4 本章小結
8 晶界氧化損傷的理論分析
    8.1 第一性原理的晶界模型及拉伸測試計算方法
        8.1.1 模型構建及計算設置
        8.1.2 理想拉伸測試計算方法
    8.2 理想拉伸測試計算
    8.3 Ni-O鍵的鍵性分析
    8.4 晶界吸附氧對晶界脆化能的影響
    8.5 本章小結
9 結論
參考文獻
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3192800