镍基合金蠕变氧化裂纹扩展规律研究
发布时间：2021-12-10 10:11
针对高温环境下镍基合金蠕变氧化裂纹扩展问题,论文基于环境氧化损伤物理机制,从有限元模拟和试验两个方面,研究了镍基合金蠕变氧化裂纹扩展规律。主要工作和结论如下:（1）基于损伤力学,采用延性耗竭模型描述蠕变损伤;通过应力加速氧扩散模型实现氧扩散模拟,将扩散氧化对临界应变的影响纳入蠕变损伤方程中,得到了蠕变氧化裂纹扩展损伤模型。（2）基于动态脆化损伤机制,假设裂纹扩展过程中不生成氧化物,研究了不同载荷、裂纹扩展路径和氧扩散速率等对蠕变氧化裂纹扩展的影响。发现蠕变氧化裂纹为沿晶裂纹扩展,附加裂纹分支;不同裂纹扩展路径的起裂时间随载荷和氧扩散速率增加而迅速减小,且不同路径起裂时间的差异同样随载荷增加而迅速减小。（3）基于应力促进晶界氧化损伤机制,假设裂纹尖端存在氧化物且不会破裂,采用金属氧化动力学建立了氧化物膨胀模型,研究分析了裂尖氧化物对裂纹扩展的影响。结果表明:裂纹尖端氧化物会加快裂纹扩展;氧化物尺寸和膨胀速率越大,裂纹起裂时间越短,但氧化物尺寸对起裂时间影响较小。（4）使用IN783合金,试验研究了不同载荷、温度对蠕变氧化裂纹扩展的影响,分析了裂纹扩展机制,并与前述数值模拟分析结果进行了对...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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关键因素之一。??１．２镍基合金蠕变变形特点??１．２．１常规蠕变曲线??蠕变是指在一定载荷和温度下，结构（材料）发生不可恢复变形随时间缓慢增加的现??象在一百多年以前，物理学家Ａｎｄｒａｄｅ研宄发现，通过在不同的试验参数下（温度应??力等）对材料不断重复蠕变拉伸试验，就能够得到一组蠕变曲线，不同的试验材料、载荷、??温度等条件下会测得不同的蠕变曲线，但在拉伸起始阶段基本都存在一段弹性变形，且??是与时间无关的，弹性变形之后的蠕变变形通常按照蠕变曲线特征可将其划分为三部分??（如图１．４）：蠕变起始阶段、稳定阶段、加速阶段。①蠕变起始阶段，此时基体内部瞬间??出现大量空洞位移等蠕变损伤，蠕变速率趋于无穷大，然后随时间迅速减小，且持续时??间很短，所以该阶段也可称为过渡阶段或者减速阶段；②稳定蠕变阶段，该阶段在整个??的蠕变过程中所占时间是最长的，速率基本保持恒定，且其速率在蠕变过程中是最小的，??蠕变应变与时间保持近似线性关系；③蠕变加速阶段，即材料最终的断裂阶段，蠕变速??率是迅速增加的，裂纹迅速扩展，直至试样断裂，加速阶段在整个的蠕变过程中所占用??时间通常很小，对于大多数材料来说，往往可以忽略。图１．４给出了典型的蠕变曲线，??图中的Ｐｌ、Ｐ２点为蠕变三个阶段的分割点，Ｐ３点是最后试样断裂点，ｆ?＝?ｔａｎ々就是稳??定阶段的蠕变速率。??ｉ?断裂??§?＇！?＂?１丨＂／＾７??＼?第三阶段蠕变?ｒ￣￣￣－／?Ｉ??！?＾ｈ＾??第二阶段蠕变?＾＾＊＾ｐ２?｜?〇．??Ｉ?＾—■?＼?：龍丨?卜上??＾?－??卜??！??１?Ｉ?测！?！??第一阶段蠕变?条３?ｊ???！?ｊ?！?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种高铬耐热钢的显微组织和负蠕变现象[J]. 陈福霞,殷凤仕,马鲁峰,薛冰. 热加工工艺. 2009(12)
[2]再论汽轮机高温螺栓材料的选择[J]. 赵中平. 动力工程. 1999(02)
本文编号：3532411
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１装备服役温度的演变历史１１１??Ｆｉｇ．?１．１?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ??ＮｉＮｉ５０％一，工??
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关键因素之一。??１．２镍基合金蠕变变形特点??１．２．１常规蠕变曲线??蠕变是指在一定载荷和温度下，结构（材料）发生不可恢复变形随时间缓慢增加的现??象在一百多年以前，物理学家Ａｎｄｒａｄｅ研宄发现，通过在不同的试验参数下（温度应??力等）对材料不断重复蠕变拉伸试验，就能够得到一组蠕变曲线，不同的试验材料、载荷、??温度等条件下会测得不同的蠕变曲线，但在拉伸起始阶段基本都存在一段弹性变形，且??是与时间无关的，弹性变形之后的蠕变变形通常按照蠕变曲线特征可将其划分为三部分??（如图１．４）：蠕变起始阶段、稳定阶段、加速阶段。①蠕变起始阶段，此时基体内部瞬间??出现大量空洞位移等蠕变损伤，蠕变速率趋于无穷大，然后随时间迅速减小，且持续时??间很短，所以该阶段也可称为过渡阶段或者减速阶段；②稳定蠕变阶段，该阶段在整个??的蠕变过程中所占时间是最长的，速率基本保持恒定，且其速率在蠕变过程中是最小的，??蠕变应变与时间保持近似线性关系；③蠕变加速阶段，即材料最终的断裂阶段，蠕变速??率是迅速增加的，裂纹迅速扩展，直至试样断裂，加速阶段在整个的蠕变过程中所占用??时间通常很小，对于大多数材料来说，往往可以忽略。图１．４给出了典型的蠕变曲线，??图中的Ｐｌ、Ｐ２点为蠕变三个阶段的分割点，Ｐ３点是最后试样断裂点，ｆ?＝?ｔａｎ々就是稳??定阶段的蠕变速率。??ｉ?断裂??§?＇！?＂?１丨＂／＾７??＼?第三阶段蠕变?ｒ￣￣￣－／?Ｉ??！?＾ｈ＾??第二阶段蠕变?＾＾＊＾ｐ２?｜?〇．??Ｉ?＾—■?＼?：龍丨?卜上??＾?－??卜??！??１?Ｉ?测！?！??第一阶段蠕变?条３?ｊ???！?ｊ?！?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种高铬耐热钢的显微组织和负蠕变现象[J]. 陈福霞,殷凤仕,马鲁峰,薛冰. 热加工工艺. 2009(12)
[2]再论汽轮机高温螺栓材料的选择[J]. 赵中平. 动力工程. 1999(02)
本文编号：3532411
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