微观组织和初始缺陷对镍基合金GH4169疲劳裂纹萌生及扩展行为的影响

发布时间：2017-07-20 14:26

本文关键词：微观组织和初始缺陷对镍基合金GH4169疲劳裂纹萌生及扩展行为的影响

【摘要】：自1975年Pearson明确提出小裂纹问题以及航空航天技术的发展,人们对发动机关键部件的设计方法提出了更高的要求。传统的断裂力学理论不能满足损伤容限设计要求的精确度,相似性概念也不在适用于小裂纹阶段。但已有一定量的研究表明小裂纹萌生和扩展阶段占据试样疲劳寿命的绝大部分。因此,深入了解小裂纹的萌生和扩展行为及其影响因素具有重大意义。本文研究材料为涡轮盘用国产化镍基合金GH4169,通过改变材料的热处理制度和预制不同的初始三维缺陷,来研究其对GH4169合金疲劳的小裂纹萌生和扩展行为的影响,主要的内容和结论如下：(1)采用4种不同的热处理制度改变晶粒尺寸和晶界强化相形貌,分析了GH4169合金的微观组织受热处理影响的变化规律,进而对GH4169合金力学性能的影响。(2)GH4169合金试样在650℃下,无论微观组织结构怎样变化,小裂纹扩展阶段向长裂纹扩展阶段转变所对应的裂纹长度,均对应该微观组织下十个平均晶粒尺寸。小裂纹萌生和扩展阶段所占寿命比随着晶粒尺寸增加由90%降至50%-60%。(3)GH4169合金试样的室温疲劳寿命受初始缺陷长度尺寸变化的影响最大,长度尺寸增加寿命降低。初始缺陷长宽比近似为1的时候,试样疲劳寿命会显著增加。在初始缺陷长宽比相近的情况下,深度越深,试样疲劳寿命越短。
【关键词】：热处理 微观组织 GH4169合金 初始缺陷 疲劳小裂纹
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V231.95
【目录】：

摘要5-6
Abstract6-9
第1章绪论9-26
1.1 研究背景及意义9-13
1.2 GH4169合金国内外研究现状13-17
1.2.1 GH4169合金的发展概述13-14
1.2.2 GH4169合金的元素成分和微观组织结构14-16
1.2.3 合金的热处理原理与制度16-17
1.3 GH4169合金疲劳裂纹扩展的研究现状17-20
1.4 镍基合金疲劳小裂纹国内外研究现状20-24
1.5 本文的研究目的与内容24-26
第2章实验材料及研究方法26-37
2.1 试验材料与取样26-27
2.2 材料的热处理方案27-28
2.3 热处理结果分析28-31
2.4 4种热处理后GH4169合金的力学性能测试31-33
2.5 疲劳小裂纹扩展试验及研究方法33-36
2.5.1 疲劳小裂纹扩展试样的制备33-34
2.5.2 疲劳小裂纹试验34-35
2.5.3 疲劳试样断口分析35-36
2.6 本章小结36-37
第3章微观组织对多尺度疲劳裂纹萌生和扩展行为的影响37-53
3.1 不同微观组织结构对GH4169合金疲劳裂纹萌生的影响37-41
3.2 微观组织对高温疲劳小裂纹的影响41-47
3.3 微观组织对高温疲劳寿命的影响47-50
3.4 疲劳试验断口分析50-52
3.5 本章小结52-53
第4章初始缺陷尺寸对疲劳裂纹扩展行为的影响53-69
4.1 引言53
4.2 不同初始缺陷尺寸下的疲劳试验53-55
4.3 初始缺陷尺寸对疲劳裂纹扩展和寿命的影响55-64
4.3.1 初始缺陷尺寸对寿命的影响55-56
4.3.2 初始缺陷长度尺寸对裂纹萌生和扩展的影响56-61
4.3.3 初始缺陷宽度和深度尺寸对裂纹萌生和扩展的影响61-63
4.3.4 初始缺陷应力集中系数与疲劳寿命的关系63-64
4.4 疲劳断口分析64-68
4.5 本章小结68-69
第5章总结与展望69-71
5.1 论文主要工作总结69
5.2 展望69-71
参考文献71-75
致谢75-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文76

【参考文献】

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