高温合金循环蠕变实验
SA336F22高温蠕变试验
试验应力
试验时间
σ
τ
MPa
h
455
7.35
455
9.42
435
72.42
435
61.78
435
32.42
405
548.83
405
437.67
备注
第 3 页 共 10 页
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
405‐3 380‐1 380‐2 380‐3 350‐1 350‐2 350‐3 325‐1 325‐2 325‐3
式（1）两边取对数有：
Lgσ =LgA-BLgτ
（2）
式（2）说明 lgτ~lgσ呈线性相关，是等温外推应用较普遍的
方法。按照上述理论模型及现有试验数据得到在双对数坐标下的
试验时间—试验应力曲线如图 4、图 5 所示。
图 4 454℃下试验时间—试验应力曲线图
第 5 页 共 10 页
国家钢铁材料测试中心/国家钢铁产品质量监督检验中心
350
3812.83
350
2525.68
325
7730.42
325
9954.32
325
9055.50
表 3 482℃持久试验数据汇总表
试验应力
试验时间
σ
τ
MPa
h
410
22.42
410
40.50
395
56.73
395
57.50
395
50.00
360
346.20
360
236.02
360
193.93
320
380
196.50
0.00166800
铸造合金的高温蠕变行为与寿命模型
铸造合金的高温蠕变行为与寿命模型在高温环境下，铸造合金的蠕变行为及其寿命模型一直是材料学领域中一个重要的研究课题。
本文将从实验方法、蠕变行为和寿命模型三个方面进行探讨，并提出一种基于本课题的新观点。
一、实验方法为了研究铸造合金的高温蠕变行为，我们需要选择适当的实验方法来获取相关数据。
常用的实验方法包括压缩蠕变实验和拉伸蠕变实验。
压缩蠕变实验是通过对铸造合金样品施加压力，并在高温条件下进行一定时间的变形来研究其蠕变行为。
这种实验方法能够较好地模拟实际使用情况下的应力状态。
拉伸蠕变实验则是将铸造合金样品拉伸至一定程度，并在高温下进行时效处理，以观察材料的微观结构和力学性能变化。
这种实验方法对于研究材料的变形机制和寿命模型有着重要意义。
二、蠕变行为铸造合金在高温下表现出一定的蠕变行为，即在长时间作用下，材料会发生形变，且变形速率会逐渐增加。
这主要是由于晶界滑移、亚晶界滑移和扩散引起的。
晶粒滑移是铸造合金蠕变的主要变形机制之一。
在高温下，晶粒的运动能力增强，晶界间的位错运动也更容易发生，从而导致晶粒发生滑移，造成材料的形变。
亚晶界滑移是晶格刚体分子在空隙处发生位移，使整个材料发生塑性变形的过程。
亚晶界滑移容易在较小的应力下发生，因此在蠕变过程中起到了重要的作用。
扩散是铸造合金高温蠕变的另一个重要因素。
扩散是指原子或分子在原子间隙中的自由运动，通过原子间的相互交换，使合金材料的组织和结构发生变化。
因此，扩散对蠕变行为有着重要影响。
三、寿命模型铸造合金的寿命模型是预测材料在高温下蠕变寿命的数学模型。
目前常用的寿命模型有Larson-Miller模型、Garofalo模型和Norton模型等。
Larson-Miller模型是最常用的寿命模型之一，它基于应力和时间的关系来预测材料的寿命。
该模型将蠕变寿命与温度、应力和时间的乘积表示为一个常数。
Garofalo模型则是基于应力和变形速率的关系建立的。
该模型将蠕变寿命与温度、应力和应变速率的乘积表示为一个常数。
高温合金材料的高温蠕变行为研究
高温合金材料的高温蠕变行为研究近年来，高温合金材料被广泛应用于航空、航天、能源、电子及其它领域。
其最主要的优点是在极高温度下依然能够保持一定的强度和韧性，并且具有很好的抗氧化性。
然而，高温环境下的长期使用会导致高温合金材料产生蠕变行为，严重影响材料的性能和寿命。
一、高温蠕变行为的概念和特点高温蠕变行为是指在高温、高应力或高压的环境下，材料在长时间下的塑性变形。
它是一种渐进性的塑性形变，与时效作用、疲劳破坏和裂纹扩展等不同。
高温蠕变的主要特点包括：1. 在极高温度下，强制使高温合金材料产生塑性流动;2. 在高温下使材料变形的本质是热激活的原子位移和位错运动;3. 高温蠕变具有应力依赖性，即应力越大，材料蠕变速度越快;4. 高温蠕变的机理复杂，包括位错的滑移、楔位错的移动等。
二、高温合金材料高温蠕变行为的影响因素高温合金材料的蠕变行为受多种因素影响，主要包括温度、应力、材料的组成和微观结构。
1. 温度在高温下，高温合金材料中的原子活动增加，原子位移和位错运动加剧，因而在较低的应力下，低温下不产生变形的材料，在高温下会发生蠕变变形。
2. 应力应力是影响高温蠕变行为的主要因素。
在高应力下，位错密度增加，位错与缺陷的相互作用增强，致使高温蠕变速度加快。
3. 材料的组成和微观结构高温合金材料组成的不同会影响其高温蠕变的行为。
在微观结构方面，晶界等缺陷的存在会增加位错的产生和扩散，从而加快高温合金材料的蠕变。
三、高温合金材料高温蠕变行为的研究方法1. 高温蠕变实验高温蠕变实验是研究高温合金材料高温蠕变行为的基础方法。
通过实验可以了解材料在不同条件下的蠕变变形行为，比如蠕变速率、蠕变寿命等。
2. 材料力学模型法材料力学模型法是一种定量分析材料高温蠕变行为的方法。
根据材料中的位错、孪晶和氧化皮等微观结构，建立材料的几何模型和力学模型，并结合实验数据进行参数拟合和模拟计算，以获得材料的蠕变特性参数和蠕变寿命等信息。
《2024年锆钛基合金的高温蠕变行为研究》范文
《锆钛基合金的高温蠕变行为研究》篇一一、引言锆钛基合金作为一种重要的高温材料，在航空、航天、能源等领域具有广泛的应用前景。
然而，在高温环境下，材料的蠕变行为对其性能和使用寿命具有重要影响。
因此，对锆钛基合金的高温蠕变行为进行研究，对于优化其性能、提高使用寿命以及拓展应用领域具有重要意义。
本文旨在通过对锆钛基合金的高温蠕变行为进行深入研究，为其在实际应用中的性能优化提供理论依据。
二、锆钛基合金的组成与性质锆钛基合金主要由锆、钛等元素组成，具有优异的高温性能、抗蠕变性能和抗腐蚀性能。
此外，其还具有较高的强度和良好的加工性能，因此在航空航天、能源等领域得到了广泛应用。
了解锆钛基合金的组成与性质对于研究其高温蠕变行为具有重要意义。
三、高温蠕变行为的实验方法为了研究锆钛基合金的高温蠕变行为，需要进行一系列的实验。
首先，制备不同成分的锆钛基合金试样，然后在高温环境下进行蠕变实验。
实验过程中，需要控制温度、应力、时间等参数，以观察试样的蠕变行为。
此外，还需要利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等手段对试样进行微观结构分析，以揭示其蠕变机制。
四、高温蠕变行为的研究结果通过实验和微观结构分析，可以得到锆钛基合金的高温蠕变行为的研究结果。
首先，可以发现锆钛基合金在高温环境下具有较好的抗蠕变性能，其蠕变速率随温度的升高而增加，但增加幅度较小。
此外，锆钛基合金的蠕变机制主要为扩散蠕变和位错蠕变共同作用的结果。
在微观结构方面，可以发现合金中的第二相颗粒对蠕变行为具有重要影响，第二相颗粒的存在可以有效地阻碍位错运动，从而提高合金的抗蠕变性能。
五、高温蠕变行为的影响因素锆钛基合金的高温蠕变行为受多种因素影响。
首先，合金的成分对蠕变行为具有重要影响。
不同成分的合金具有不同的抗蠕变性能。
此外，温度、应力、时间等参数也会对蠕变行为产生影响。
在高温环境下，合金的蠕变速率随温度的升高而增加。
同时，应力的增加也会加速蠕变速率。
此外，时间也是影响蠕变行为的重要因素，长时间的高温作用会导致合金的微观结构发生变化，从而影响其蠕变行为。
金属高温蠕变试验标准
金属高温蠕变试验标准金属材料在高温下会发生蠕变现象，这对于材料的工程应用具有重要的影响。
因此，为了评估金属材料在高温下的性能，进行高温蠕变试验是非常必要的。
高温蠕变试验是通过施加一定的应力和温度条件，观察材料在长时间加载下的变形和破坏行为，以评估材料的高温蠕变性能。
为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准。
首先，高温蠕变试验的温度范围应该根据具体材料的使用条件来确定，一般来说，试验温度应该在材料的使用温度范围内，并且要考虑到材料的热稳定性和氧化性能。
在确定试验温度时，需要遵循相关的材料标准或者行业规范，以确保试验结果的可比性。
其次，试验过程中施加的应力条件也是非常重要的。
应力水平应该能够模拟材料在实际工作条件下所承受的应力，一般来说，可以选择材料的屈服强度或者抗拉强度作为试验应力。
此外，试验持续时间也需要根据材料的使用条件来确定，一般来说，可以选择数小时甚至数十小时的试验时间，以模拟材料在长时间高温加载下的性能。
另外，试验样品的制备和尺寸也是需要考虑的因素。
样品的制备应该遵循相关的标准或者规范，以确保样品的质量和几何尺寸的准确性。
同时，样品的尺寸也需要根据试验要求来确定，一般来说，可以选择圆柱形或者矩形截面的试样，以便进行应力和变形的测量。
最后，试验数据的处理和分析也是非常关键的一步。
在试验结束后，需要对试验样品的变形和破坏行为进行分析，得到蠕变曲线和蠕变参数，以评估材料的高温蠕变性能。
同时，还需要对试验结果进行统计分析，以确保试验结果的可靠性和准确性。
总之，金属高温蠕变试验是评估材料高温性能的重要手段，为了保证试验结果的准确性和可比性，需要遵循一定的试验标准和规范。
只有在严格遵循试验标准的前提下，才能得到准确可靠的试验结果，为材料的工程应用提供可靠的数据支持。
高温合金材料的蠕变行为研究
高温合金材料的蠕变行为研究第一章引言高温合金材料一直在航空航天、能源等领域中扮演着重要的角色。
在高温环境下，材料的蠕变行为对于其性能和可靠性至关重要。
蠕变是指在高温和持续应力作用下材料具有可观的形变。
因此，对高温合金材料的蠕变行为进行深入的研究具有重要的意义。
第二章高温合金材料高温合金材料是一类能够在高温环境下保持良好性能的材料。
其主要成分包括基体和强化相。
基体通常由镍、铁或钴合金组成，而强化相则由钛、铝、铌等元素的沉淀相构成。
这些合金具有良好的热稳定性、抗氧化性和高温强度，因此在高温环境下广泛应用。
第三章蠕变行为的影响因素高温合金材料的蠕变行为受多种因素的影响。
其中最重要的因素包括温度、应力、时间和氧化环境。
高温下，材料的晶格结构发生变化，晶界开始扩散，导致材料的蠕变。
应力是引起蠕变的驱动力，而时间则决定了蠕变速率的快慢。
此外，氧化环境会加速材料的蠕变速率。
第四章蠕变机制高温合金材料的蠕变机制主要包括塑性蠕变和破断蠕变。
塑性蠕变是由于材料的滑移和晶界扩散引起的，主要表现为晶粒的变形和材料的形变。
破断蠕变是由于材料内部的细小孔洞或含氧化物颗粒的裂纹导致的材料断裂。
第五章蠕变行为测试方法为了研究高温合金材料的蠕变行为，需要进行一系列的测试。
常用的测试方法包括蠕变试验、压缩试验和扭转试验。
蠕变试验是最常用的方法，通过施加一定的应力和温度，观察材料的蠕变变形和断裂行为。
压缩试验和扭转试验主要用于评估材料的力学性能。
第六章蠕变行为模型为了更好地解释高温合金材料的蠕变行为，人们提出了多种蠕变行为模型。
其中最常用的是改变型蠕变模型和阻滞型蠕变模型。
改变型蠕变模型假设材料的蠕变是由于晶界滑移引起的，而阻滞型蠕变模型则假设材料的蠕变是由于晶粒内的障碍物引起的。
第七章蠕变行为的应用高温合金材料的蠕变行为研究对于材料的设计和应用具有重要的意义。
了解材料的蠕变行为可以帮助设计出更加耐高温环境的材料，提高材料的性能和可靠性。
高温合金的高温蠕变行为研究
高温合金的高温蠕变行为研究高温合金是一种极其重要的材料，具有在高温环境下表现卓越的性能。
它们的应用范围非常广泛，包括航空、航天、化工、能源等领域。
由于长时间的高温使用环境，高温合金的蠕变行为对其性能和寿命影响极大。
因此，对高温合金的高温蠕变行为研究十分必要。
高温蠕变是高温合金在长期静态负荷下变形的一种方式。
在高温下，原子发生大量的热激活，使得高温合金的晶粒滑移、晶界滑移和空位扩散等变形机制被激活。
这些变形机制在长时间的高温作用下将逐渐累积，并导致高温合金的变形和损伤。
高温蠕变行为与材料的组织结构、温度、应力等因素密切相关。
高温蠕变变形的主要机制包括滑移、晶间滑移、晶内空穴形成和扩散等。
在高温作用下，高温合金晶粒界面处的位错会相互吞噬和消失，而晶粒内部的位错则会向晶粒界面运动。
这种运动会导致晶粒的尺寸和形状改变，从而导致高温合金的变形。
高温蠕变的程度和速率由应力水平、温度和时间等因素决定。
高温合金在高温条件下经过长时间的蠕变过程后，会出现严重的生产事故和安全隐患。
因此，实验室研究高温合金的高温蠕变行为非常重要。
在高温条件下研究高温蠕变行为，主要有三种实验方法：拉伸蠕变、压缩蠕变和三点弯曲蠕变。
其中，拉伸蠕变是最常用的实验方法。
拉伸蠕变实验是指在高温下，将高温合金试样受静态拉伸应力作用下保持恒定温度，记录变形量和时间变化，进而确定高温合金的蠕变速率。
由于高温合金的高温蠕变变化是一个非常复杂的过程，因此研究高温蠕变行为需要多种分析方法的配合。
传统的高温蠕变实验需要采用显微镜观察样品的结构变化、TEM、SEM等高分辨率镜头观察高温合金晶粒的不同结构，从而揭示晶粒与晶界的蠕变行为。
同时，应用SPS等技术预处理高温合金，通过体及微观的分析方法，如电子探针、实时X射线探测、原子力显微镜(AFM)等多种物理手段加深对高温蠕变行为进一步的认识。
总之，研究高温合金的高温蠕变行为非常重要，它直接决定了高温合金的使用寿命和性能。
新型镍基合金的高温蠕变行为研究
新型镍基合金的高温蠕变行为研究随着科技的不断发展，各种新材料的研究和应用也在不断地涌现出来。
其中之一就是新型镍基合金的高温蠕变行为研究。
这种合金具有优异的高温强度和低温韧性，在高温、高压和恶劣环境下具有广泛的应用前景。
在本文中，我们将对新型镍基合金的高温蠕变行为进行详细的探讨。
一、新型镍基合金的基本特点新型镍基合金是一种由镍、铬、钼、铝、钛等元素组成的高温合金。
在高温、高压和恶劣环境下，这种合金可以保持其高强度、耐腐蚀性和高温下的延展性。
同时，新型镍基合金还具有良好的抗疲劳性和抗裂纹扩展性能，适用于制造高温下的重型机械设备、燃气轮机叶片、航空发动机部件等高温部件。
二、高温蠕变行为的研究高温蠕变是指在高温、高应力和长时间作用下，材料内部会发生塑性变形的现象。
新型镍基合金的高温蠕变行为主要包括瞬时蠕变、稳态蠕变和终止蠕变三个阶段。
瞬时蠕变阶段是指材料在初期使用时发生的塑性变形现象，此时的应力主要是由于材料内部晶界、夹杂物、位错等缺陷造成的。
在这个过程中，材料必须先达到瞬时蠕变强度才能开始变形。
稳态蠕变阶段是指材料在长时间作用下，塑性变形逐渐趋于稳定的阶段。
此时材料内部晶体缺陷的自愈性和增殖性达到一个平衡状态，材料的蠕变强度逐渐稳定下来。
终止蠕变阶段是指材料在长时间高应力作用下，最终发生破坏、疲劳断裂或滑移断裂的过程。
此时材料的蠕变强度开始下降并最终失效。
三、重要的实验方法为了研究新型镍基合金的高温蠕变行为，需要采用一些重要的实验方法来进行模拟和测试。
最常用的实验方法包括恒应力蠕变实验、恒应变蠕变实验和变应力蠕变实验。
恒应力蠕变实验是在一定应力和温度条件下，测量材料的变形量和应变速率的实验方法。
这个方法可以用来确定材料的蠕变行为和蠕变强度。
恒应变蠕变实验是在一定应变和温度条件下，测量材料的应力和应力变化率的实验方法。
这个方法可以用来确定材料的蠕变特性和蠕变强度。
变应力蠕变实验是一种在不同应力水平下持续进行的实验方法。
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No3.2008工程与试验September 2008[收稿日期] 2008-06-26[作者简介] 关逊(1969-),女,助理工程师,从事蠕变实验工作。
刘庆(1961-),男,工程师,从事蠕变实验工作。
郭建亭(1938-),男,研究员。
博士生导师,从事高温合金与金属间化合物的研究。
高温合金循环蠕变实验关 逊,刘 庆,郭建亭(中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110016)摘 要:本文利用装配有EDC 数字控制器的高温电子蠕变试验机开展了一种镍基高温合金的循环蠕变实验。
结果表明与恒载荷静态蠕变相比,两种方式(矩形波和锯齿波)载荷循环降低了合金蠕变寿命,但对蠕变塑性并没有影响。
关键词:高温合金;循环蠕变实验;循环载荷中图分类号:T G 132.3文献标识码:ACyclic Creep Experimentation of SuperalloyGuan Xun ,Liu Qing ,Guo Jianting(I nstit ute of M et al Research ,Chi nese A cadem y of S ciences ,L i aoni ng S heny ang 110016)Abstract :The cyclic creep test s of a Nickel 2base superalloy has been conducted on a High Temper 2at ure Elect rical Creep Machine equipped wit h an External Digital Controler (EDC ).Compared wit h t he constant load creep ,t he cyclic load in t he square and sawtoot h waveforms reduces t he creep life ,but has no effect on t he creep ductility of t he testing alloy.K eyw ords :superalloy ;cyclic creep test ;cyclic load1 引言高温合金部件在高温服役期间,往往遭受静态应力和循环应力的联合作用,实际变形过程既不同于静态载荷作用下的纯蠕变变形,也不同于完全循环载荷作用下的纯疲劳变形,而是蠕变与疲劳交互作用的复杂变形过程[1～2]。
对这种循环应力作用下复杂变形行为的研究方法有两种。
第一种方法是完全模拟部件实际工作条件下的受力情况进行实验,实验结果可直接应用于指导设计。
第二种方法是进行特定循环载荷作用下的蠕变实验(称之为循环蠕变实验),并与恒载荷作用下的蠕变行为(称之为静态蠕变)进行比较,以了解循环载荷对蠕变变形影响的基本规律。
高温循环蠕变性能是高温合金设计与安全应用的重要指标之一。
中国科学院金属研究所蠕变实验室引进装备有德国Doli 公司EDC (External Digital Cont roler )数字控制器的高温电子蠕变试验机,能够实现载荷控制、位移控制和变形控制。
利用此试验机,本文开展了一种镍基高温合金的循环蠕变实验,进而评价循环载荷对合金蠕变行为的影响。
2 实验方法211 实验合金实验合金DZ417G 是一种具有中国特色的先进定向凝固高温合金,用作某先进航空发动机的涡轮叶片材料。
有关该合金的成分、制备工艺、性能特点等见文献[3]。
实验用母合金经真空感应炉熔炼后,在定向凝固真空炉内以快速凝固法(温度梯度是850C/cm ,凝固速度是7mm/min )制备直径16mm ,长130mm 的定向凝固园棒试样。
随后对园棒试样进行两级热处理,即1220℃/4h ,AC.的固溶处理和980℃/16h ,AC.的时效处理。
热处理试样机加工成标距100mm 的标准螺纹蠕变试样。
・42・212 实验过程恒载荷和循环载荷蠕变实验是在装备有EDC 数字控制器的高温电子蠕变试验机上进行的,所有蠕变实验温度是870℃。
蠕变实验期间,炉内温度由安装在试样标距段的上、中、下三根Pt/Pt 216%Rh 热电偶测量,炉温控制由EDC 指令通过A I 智能温度调节仪表自动完成,具有0.2级精度。
蠕变应变由连接在试样上、下肩部的高精度变形引伸计测量,测量结果自动转换成数字显示,测量精度达2×10-3。
循环蠕变实验所施加载荷变化是由EDC 蠕变实验程序自动控制的,EDC60菜单系统示意图见图1。
每一次卸载时,载荷一次性去除。
每一次加载时,载荷分几次缓慢加上,以减少加载对试样造成的冲击影响,加载完成时间在60～120s 内。
选择的载荷变化形式分别是矩形波载荷循环和锯齿波载荷循环,载荷变化示意图见图2。
图中(high 是循环蠕变实验的最大应力值。
为便于与420M Pa 恒载荷静态蠕变行为进行比较,所有循环蠕变实验的最大施加应力都是420M Pa 。
(low 是循环蠕变实验的最小施加应力值(low =42Mpa ,这个最低应力不仅能保持夹具和加载系统处于拉伸状态,还可以保证每次载荷循环时的卸载期间不发生实验能检测到的蠕变变形。
t high 是每次载荷循环期间,在最大载荷时的持续时间,称其为有载时间,实验中采用了5个有载时间,分别是30,60,120,180,360min 。
t low 是每次载荷循环期间,在最小载荷时的持续时间,称其为无载时间。
在矩形波载荷循环实验中,采用了有载时间等于无载时间的实验方案。
在锯齿波载荷循环实验中,由于无载时间不足一分钟,可以认为无载时间是零。
图1 试验机配备的数字控制器E DC60菜单系统示意图图2 循环蠕变实验载荷变化示意图・52・No3.2008 关 逊,等:高温合金循环蠕变实验3 实验结果与讨论图3是DZ417G 合金在870℃/420M Pa 恒载荷作用下的静态蠕变曲线。
图3(a )表明了蠕变应变与时间的关系,图3(b )表明了应变速率随时间变化情况。
由图可见,合金的静态蠕变曲线由减速蠕变阶段、近稳态蠕变阶段(最小蠕变速率附近区域)和加速蠕变阶段组成。
最小蠕变速率对应的应变值大约是1.2%。
减速蠕变及近稳态蠕变阶段的应变是2.5%;加速蠕变阶段应变值18%,占总应变的90%左右。
因此,DZ417G 合金较高的蠕变塑性主要来自于加速蠕变阶段。
透射电子显微镜(TEM )观察表明,DZ17G 合金在870℃/420M Pa 时的蠕变变形机制是位错对共格有序((沉淀相粒子的切割过程[4～5]。
图3 DZ 417G 合金恒载荷蠕变曲线 图4(a )是DZ417G 合金在矩形波循环载荷(有载时间是60min )作用下的蠕变应变与时间的变化关系。
为了与静态蠕变曲线进行比较,采用蠕变包迹线来代表循环蠕变曲线。
蠕变包迹线是由每次加载期间应变值最高点相连接而形成的光滑曲线。
因为在低载荷(42M Pa )期间变形极其缓慢,可以认为在“无载”期间没有蠕变发生,故蠕变时间只包含有载时间,蠕变寿命定义为有载持续时间。
合金在5种有载时间矩形波载荷循环的循环蠕变曲线及恒载荷静态蠕变曲线见图4(b ),其中C1对应矩形波载荷循环有载时间为30min ;C2对应有载时间为60min ;C3对应有载时间为120min ;C4对应有载时间为180min ;C5对应有载时间为360min ;C6为恒载荷蠕变曲线。
由图可见,载荷循环降低了DZ17G 合金的蠕变寿命,并且随着有载时间的缩短,蠕变寿命降低的更为明显。
图5(a )是合金在锯齿波载荷循环作用下(有载时间是60min )的典型蠕变应变与时间的关系,与矩形波载荷循环相同,也采取蠕变包迹线来代表循环蠕变曲线。
合金在5种有载时间锯齿波载荷循环下的循环蠕变曲线见图5(b )。
其中C7对应锯齿波载荷循环有载时间为30min ;C8对应有载时间为60min ;C9对应有载时间为120min ;C10对应有载时间为180min ;C11对应有载时间为360min ;C6同样为恒载荷蠕变曲线。
由图可见,尽管在低载荷几乎没有保持时间,锯齿波载荷循环同样降低了合金的蠕变寿命,并且随着有载时间的缩短,蠕变寿命降低的更为明显。
图3表明,DZ417G 合金的高温蠕变塑性主要来自非常长的加速蠕变阶段,这是因为定向凝固消除了与施加应力轴垂直的横向晶界,使其不再是蠕变裂纹的萌生场所和扩展通道。
从图4和图5可见,无论是矩形波载荷循环还是锯齿波载荷循环,循环蠕变曲线(包迹线)与静态蠕变曲线形状相似,也表现出加速蠕变阶段是主要蠕变阶段的特征。
这说明载荷循环对蠕变塑性的影响是很小的。
表1表明所有循环蠕变和静态蠕变断裂应变值都在20%～25%之间,与循环方式和频率无关。
因此,认为两种形式的载荷循环没有对合金的蠕变断裂过程和蠕变塑性产生影响。
・62・工程与试验 September 2008图4 在矩形波载荷循环作用下DZ 417G合金的典型循环蠕变曲线图5 在锯齿波载荷循环作用下DZ 417G 合金的典型循环蠕变曲线表1 DZ 417G 合金恒载荷与循环载荷蠕变应变编号载荷形式有载时间蠕变应变C1C2C3C4C5形波循环载荷30min23.5060min 22.43120min 24.12180min 22.93360min24.77C6恒载荷20.42C7C8C9C10C11锯齿波循环载荷30min 20.6160min21.52120min 21.39180min 24.55360min21.28・72・No3.2008 关 逊,等:高温合金循环蠕变实验 然而,载荷循环却显著降低了合金的蠕变寿命,且随循环次数的增加,蠕变寿命的降低更加明显,而矩形波载荷循环的影响要大于锯齿波载荷循环。
由于载荷循环并没对蠕变断裂行为产生影响,载荷循环降低合金蠕变寿命的原因一定是提高了循环蠕变变形速率,即产生了循环蠕变加速现象。
在粒子强化合金高温蠕变期间,组织中往往产生了较大的内应力阻碍蠕变变形。
在高载荷向低载荷的卸载过程中,这种内应力的大部份快速松弛掉了。
此时的组织相对于卸载前是软化的。
在重新加载时,这种软化的组织导致了较正常应变速率高得多的变形速率,使减速蠕变阶段的最小蠕变速率要高于同一应变对应的静态蠕变变形速率,随后的加速蠕变阶段的蠕变速率更要高于所对应的静态蠕变变形速率。
因此,在每一次卸载期间蠕变阻力的松弛,导致随后加载期间的蠕变以更快的速率进行,即发生循环软化。
每一次载荷循环都加快了蠕变变形速率,则载荷循环次数越多,蠕变寿命越短。
4 结论利用装配有EDC 数字控制器的高温电子蠕变试验机成功开展了一种镍基高温合金的循环蠕变实验。
结果表明与恒载荷静态蠕变相比,两种方式(矩形波和锯齿波)载荷循环降低了合金蠕变寿命,但对蠕变塑性并没有影响。