Inconel 625合金的高温低周疲劳行为及其疲劳失效分析

发布时间：2017-09-29 05:04

  本文关键词：Inconel 625合金的高温低周疲劳行为及其疲劳失效分析

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【摘要】：镍基高温合金具有良好的高温拉伸强度、高温蠕变抗力以及相当优异的抗高温疲劳和热腐蚀性能,广泛地用于制作航空、动力、石化等部门中承受高温、高速等苛刻工作条件的关键部件。高温低周疲劳是这些高温构件使用过程中的主要失效形式之一。本文分别对Inconel 625合金及其焊接接头在25?C~760?C温度范围的低周疲劳行为进行了系统的研究,以期为Inconel 625合金及其构件的抗疲劳设计提供可靠的理论依据。低周疲劳试验结果表明:试验温度为25?C时,Inconel 625合金在疲劳变形前期表现为循环应变硬化,在疲劳变形的后期表现为循环应变软化;试验温度为650?C时,合金在整个疲劳变形过程中表现出循环应变硬化行为;试验温度为760?C时,合金在疲劳变形前期表现为循环应变硬化,在疲劳变形的后期表现为循环应变硬化或循环应变软化。Inconel 625合金焊接接头在25?C下疲劳变形时主要发生循环软化,而在760?C下疲劳变形时则呈现循环硬化。Inconel 625合金及其焊接接头在25?C下的循环应力-应变之间呈现双斜率线性关系,而在高温下的循环应力-应变之间则呈现单斜率线性关系。Inconel625合金及其焊接接头在不同温度下的塑性应变幅与弹性应变幅和载荷反向周次之间均呈线性关系。在本实验采用的所有外加总应变幅下,Inconel 625合金在25?C下呈现出最长的疲劳寿命,在760?C下呈现出最短的疲劳寿命,而Inconel 625合金在650?C下的疲劳寿命则居于Inconel 625合金在25?C和760?C下的疲劳寿命之间。利用透射电子显微镜(TEM)分析了Inconel 625合金在25?C、650?C和760?C的应变控制条件下的低周疲劳断裂后的位错形貌。Inconel 625合金的主要变形机制为位错在基体中滑移。疲劳变形时可形成胞状亚结构,胞内位错密度较低,胞壁处的位错发生缠结且密度较高,且随着位错的滑移,胞壁中的位错逐渐演化成位错网络。此外,碳化物可阻碍晶界和位错的运动,并可形成位错塞积群。利用扫描电子显微镜(SEM)分析了Inconel 625合金及其焊接接头低周疲劳断裂后的断口形貌。在本试验采用的所有试验温度下,Inconel 625合金的低周疲劳裂纹主要是以穿晶方式萌生和扩展,而Inconel 625合金焊接接头的低周疲劳裂纹以穿晶方式萌生于疲劳试样的自由表面,在25?C下疲劳裂纹以穿晶方式扩展,而在760?C下疲劳裂纹则以穿晶和沿晶混合方式扩展。
【关键词】：Inconel 625合金 低周疲劳 疲劳寿命 位错 循环应力响应
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG132.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 高温合金概述9-15
• 1.1.1 高温合金的分类和牌号表示法9-10
• 1.1.2 粉末高温合金概述10-11
• 1.1.3 镍基高温合金概述11-13
• 1.1.4 镍基高温合金的研究现状13-14
• 1.1.5 高温合金的应用与发展14-15
• 1.2 Inconel 625镍基高温合金15-16
• 1.2.1 Inconel 625合金的特性及应用15-16
• 1.2.2 Inconel 625合金的组织及性能16
• 1.3 镍基高温合金的低周疲劳行为16-19
• 1.3.1 疲劳的研究进展16-17
• 1.3.2 循环应力响应行为17
• 1.3.3 疲劳裂纹萌生机制17-18
• 1.3.4 低周疲劳寿命行为18-19
• 1.4 研究本课题的意义19-21
• 第2章 实验材料、设备及方法21-23
• 2.1 实验材料21
• 2.2 实验设备21
• 2.3 实验方法21-23
• 第3章 实验结果及分析23-58
• 3.1 Inconel 625合金循环应力响应曲线23-25
• 3.2 Inconel 625合金低周疲劳寿命行为25-29
• 3.3 Inconel 625合金循环应力-应变行为29-30
• 3.4 Inconel 625合金低周疲劳形变组织结构观察30-38
• 3.5 Inconel 625合金低周疲劳断口的SEM分析38-51
• 3.6 Inconel 625焊接接头高温低周疲劳行为51-58
• 第4章 结论58-59
• 参考文献59-63
• 在学研究成果63-64
• 致谢64

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本文编号：940089