FGH96粉末高温合金疲劳小裂纹扩展行为及寿命预测研究
发布时间：2021-08-03 04:18
粉末高温合金由于其组织均匀、晶粒小、无宏观偏析,使其具有良好的持久蠕变和疲劳性能,成为先进发动机涡轮盘、挡板的首选材料。粉末高温合金涡轮盘寿命预测包括萌生寿命预测、小裂纹扩展寿命预测和长裂纹扩展寿命预测。小裂纹扩展特性不同于长裂纹,关于粉末高温合金小裂纹行为的研究较少,本论文针对粉末高温合金的小裂纹扩展特性和寿命预测开展了研究。本文以FGH96粉末高温合金为研究对象,开展了原位疲劳试验方法、疲劳小裂纹扩展速率试验方法下的疲劳小裂纹研究,获得了裂纹扩展过程数据,分析了裂纹萌生特点、扩展路径,观察分析了裂纹不同阶段的断裂特征,计算裂纹扩展速率和应力强度因子范围,利用不同的小裂纹表达模型进行扩展寿命的计算。利用高温原位疲劳试验和HB7705-2001中规定的试验方法分别开展了疲劳小裂纹试验,并对其扩展寿命进行预测,结果表明:采用有效裂纹长度模型对原位试样的裂纹扩展寿命预测的效果比采用HB7705-2001中小裂纹应力强度因子表达式对单边缺口试样的裂纹扩展寿命预测的效果差。高温原位疲劳试验和疲劳小裂纹扩展速率试验的裂纹扩展速率分析可知,裂纹扩展速率随着裂纹长度的增加先振动上升后趋于稳定,裂纹扩...
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FGH96材料制造工艺流程
图 2-2 晶粒形状及分布表 2-1 FGH96 锭坯成分要求（wt%）元素 Cr Co W Mo Nb Al质量分数/%15.5～16.512.5～13.53.8～4.23.8～4.20.60～0.801.95～2.3元素 Ti Zr Fe Mn N O质量分数/%3.55～3.900.03～0.06 ≤0.50 ≤0.02 ≤0.006 ≤0.015元素 H C S P B Si质量分数/%≤0.0010.045～0.060≤0.0012 ≤0.0100.012～0.020≤0.10元素 Ni质量分数/%余量表 2-2 FGH96 粉末高温合金硬度
空大学硕士学位论文 第 2 章 高温原位疲劳试验的小裂纹扩试验方法论文选用高温原位疲劳试验机进行疲劳小裂纹扩展特性研究，试验形状和尺寸如图 2-3(a)所示。利用分级铣削加曲线磨工艺在 FGH96一侧开一半径为 0.25mm 的半圆缺口，使应力集中缺口边缘，希望疲形式进行扩展，从而避开了多裂纹的干扰。对精加工后的原位试样0μm、1000μm 的磨抛处理，得到光滑的试样表面，如图 2-3(b)所示。验前先采用高温合金晶界腐蚀剂将光滑的原位试样进行金相腐蚀处晶界腐蚀剂配方为：20g 的 CuSO4，5mL 的 H2SO4，100mL 的 HCl，O。将腐蚀后的原位试样用清水冲洗干净并干燥处理，然后在金相显口附近的组织形貌，如图 2-4 所示。a
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为[J]. 佴启亮,董建新,张麦仓,郑磊,姚志浩. 工程科学学报. 2016(02)
[2]高温疲劳裂纹扩展规律的修正模型研究[J]. 褚飞腾,陈艳霞,刘浩. 太原科技大学学报. 2015(06)
[3]组织特征对粉末高温合金FGH96疲劳裂纹扩展速率的影响[J]. 姚志浩,董建新,张麦仓,郑磊. 机械工程学报. 2013(20)
[4]航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展研究[J]. 赵荣国,李红超,蒋永洲,谭敦厚,李俊斐,罗希延. 机械工程学报. 2013(10)
[5]粉末高温合金研究进展[J]. 张义文,刘建涛. 中国材料进展. 2013(01)
[6]航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展行为研究[J]. 赵荣国,罗希延,任璐璐,李红超,李秀娟,刘学晖. 机械工程学报. 2011(18)
[7]GH864合金蠕变/疲劳裂纹扩展速率及a-N曲线分析[J]. 王璞,董建新,张麦仓,郑磊,谢锡善. 稀有金属材料与工程. 2011(04)
[8]FGH96粉末高温合金损伤行为与寿命预测[J]. 刘新灵,陶春虎. 失效分析与预防. 2011(02)
[9]热处理对FGH96粉末高温合金裂纹扩展速率的影响[J]. 王璞,董建新,张义文,谢锡善. 稀有金属材料与工程. 2010(01)
[10]加载频率对直接时效GH4169高温合金疲劳裂纹扩展性能的影响[J]. 何玉怀,郭伟彬,蔚夺魁,苏彬. 失效分析与预防. 2008(01)
博士论文
[1]含夹杂粉末高温合金涡轮盘裂纹扩展寿命研究[D]. 陈勇.南京航空航天大学 2003
硕士论文
[1]镍基高温合金疲劳裂纹扩展理论与模型应用研究[D]. 言怡.湘潭大学 2016
[2]某盘用镍基合金高温裂纹扩展行为与模型研究[D]. 金春龙.南京航空航天大学 2013
[3]结构断裂分析的Williams单元及其工程应用[D]. 佘振平.广西大学 2012
[4]A7N01P-T4铝合金疲劳小裂纹扩展特性研究[D]. 许寰宇.哈尔滨工业大学 2009
[5]基于统一强度理论对结构断裂的力学分析[D]. 张志刚.长安大学 2009
[6]带曲线边裂纹柱体的扭转断裂分析[D]. 仲飞.中国海洋大学 2007
[7]在役压力容器安全评定决策支持系统软件结构设计[D]. 郑昌盛.四川大学 2005
[8]基于小裂纹扩展的疲劳全寿命计算方法研究[D]. 肖方红.西北工业大学 2001
本文编号：3318914
【文章来源】：南昌航空大学江西省
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FGH96材料制造工艺流程
图 2-2 晶粒形状及分布表 2-1 FGH96 锭坯成分要求（wt%）元素 Cr Co W Mo Nb Al质量分数/%15.5～16.512.5～13.53.8～4.23.8～4.20.60～0.801.95～2.3元素 Ti Zr Fe Mn N O质量分数/%3.55～3.900.03～0.06 ≤0.50 ≤0.02 ≤0.006 ≤0.015元素 H C S P B Si质量分数/%≤0.0010.045～0.060≤0.0012 ≤0.0100.012～0.020≤0.10元素 Ni质量分数/%余量表 2-2 FGH96 粉末高温合金硬度
空大学硕士学位论文 第 2 章 高温原位疲劳试验的小裂纹扩试验方法论文选用高温原位疲劳试验机进行疲劳小裂纹扩展特性研究，试验形状和尺寸如图 2-3(a)所示。利用分级铣削加曲线磨工艺在 FGH96一侧开一半径为 0.25mm 的半圆缺口，使应力集中缺口边缘，希望疲形式进行扩展，从而避开了多裂纹的干扰。对精加工后的原位试样0μm、1000μm 的磨抛处理，得到光滑的试样表面，如图 2-3(b)所示。验前先采用高温合金晶界腐蚀剂将光滑的原位试样进行金相腐蚀处晶界腐蚀剂配方为：20g 的 CuSO4，5mL 的 H2SO4，100mL 的 HCl，O。将腐蚀后的原位试样用清水冲洗干净并干燥处理，然后在金相显口附近的组织形貌，如图 2-4 所示。a
【参考文献】：
期刊论文
[1]粉末高温合金FGH97疲劳裂纹扩展行为[J]. 佴启亮,董建新,张麦仓,郑磊,姚志浩. 工程科学学报. 2016(02)
[2]高温疲劳裂纹扩展规律的修正模型研究[J]. 褚飞腾,陈艳霞,刘浩. 太原科技大学学报. 2015(06)
[3]组织特征对粉末高温合金FGH96疲劳裂纹扩展速率的影响[J]. 姚志浩,董建新,张麦仓,郑磊. 机械工程学报. 2013(20)
[4]航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹萌生与短裂纹扩展研究[J]. 赵荣国,李红超,蒋永洲,谭敦厚,李俊斐,罗希延. 机械工程学报. 2013(10)
[5]粉末高温合金研究进展[J]. 张义文,刘建涛. 中国材料进展. 2013(01)
[6]航空发动机涡轮盘用GH4133B合金疲劳裂纹扩展行为研究[J]. 赵荣国,罗希延,任璐璐,李红超,李秀娟,刘学晖. 机械工程学报. 2011(18)
[7]GH864合金蠕变/疲劳裂纹扩展速率及a-N曲线分析[J]. 王璞,董建新,张麦仓,郑磊,谢锡善. 稀有金属材料与工程. 2011(04)
[8]FGH96粉末高温合金损伤行为与寿命预测[J]. 刘新灵,陶春虎. 失效分析与预防. 2011(02)
[9]热处理对FGH96粉末高温合金裂纹扩展速率的影响[J]. 王璞,董建新,张义文,谢锡善. 稀有金属材料与工程. 2010(01)
[10]加载频率对直接时效GH4169高温合金疲劳裂纹扩展性能的影响[J]. 何玉怀,郭伟彬,蔚夺魁,苏彬. 失效分析与预防. 2008(01)
博士论文
[1]含夹杂粉末高温合金涡轮盘裂纹扩展寿命研究[D]. 陈勇.南京航空航天大学 2003
硕士论文
[1]镍基高温合金疲劳裂纹扩展理论与模型应用研究[D]. 言怡.湘潭大学 2016
[2]某盘用镍基合金高温裂纹扩展行为与模型研究[D]. 金春龙.南京航空航天大学 2013
[3]结构断裂分析的Williams单元及其工程应用[D]. 佘振平.广西大学 2012
[4]A7N01P-T4铝合金疲劳小裂纹扩展特性研究[D]. 许寰宇.哈尔滨工业大学 2009
[5]基于统一强度理论对结构断裂的力学分析[D]. 张志刚.长安大学 2009
[6]带曲线边裂纹柱体的扭转断裂分析[D]. 仲飞.中国海洋大学 2007
[7]在役压力容器安全评定决策支持系统软件结构设计[D]. 郑昌盛.四川大学 2005
[8]基于小裂纹扩展的疲劳全寿命计算方法研究[D]. 肖方红.西北工业大学 2001
本文编号：3318914
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