用修正的θ函数预测高温合金DZ5的蠕变寿命
材料科学基础试题练习(附解析)-3

材料科学基础试题练习(附解析)-3第一篇:材料科学基础试题练习(附解析)-3试卷(三)一.名词解释(3分/个=18分)1.变温截面 2.过冷度 3.偏析反应 4.固溶体 5.成分过冷 6.形核功。
二.写出固溶体的分类(10分):三.试根据凝固理论,分析通常铸锭组织的特点及成因。
(12分)四.根据Fe-Fe3C亚稳平衡相图回答下列问题:(40分)1)画出Fe-Fe3C亚稳平衡相图;2)写出下列Fe3CII含量最多的合金;珠光体含量最多的合金;莱氏体含量最多的合金。
3)标注平衡反应的成分及温度,写出平衡反应式。
4)分析Fe-1%C合金的平衡凝固过程,并计算室温下其中相组成物和组织组成物的百分含量,5)根据Fe-Fe3C状态图确定下列三种钢在给定温度下的显微组织(填入表中)含碳量 0.4 0.77 1.0 温度显微组织温度900℃ 刚达到770℃ 刚达到770℃显微组织770℃停留一段时间680℃ 700℃6)画出1200℃时各相的自由能---成分曲线示意图。
五.图为Cu-Zn-Al合金室温下的等温截面和2%Al的垂直截面图,回答下列问题:(20分)1)在图中标出X合金(Cu-30%Zn-10%Al)的成分点。
2)计算Cu-20%Zn-8%Al和Cu-25%Zn-6%Al合金中室温下各相的百分含量,其中α相成分点为Cu-22.5%Zn-3.45%Al,γ相成分点为Cu-18%Zn-11.5%Al。
Y 3)分析图中Y合金的凝固过程。
参考答案1.名词解释(3分/个=18分)变温截面:三元相图中垂直成分三角形的截面;过冷度:ΔT指Tm与Tn的差值二维平面长大;偏析反应:α+β→γ称为包析反应;固溶体:一个固体组元(溶质)溶解在另外一个组元(溶剂)晶格中,保持溶剂晶格特点的物质;成分过冷:合金凝固中由于溶质原子再分配形成的过冷;形核功:金属凝固过程中形成晶核需要的额外能量。
2.写出固溶体的分类(10分):置换、间隙固溶体;有限、无限固溶体;有序、无序固溶体;一次、二次固溶体;3.试根据凝固理论,分析通常铸锭组织的特点及成因。
材料力学习题与答案

材料力学习题与答案材料力学习题与答案可以从河流花样的反“河流”方向去寻找裂纹源。
解理断裂是典型的脆性断裂的代表,微孔聚集断裂是典型的塑性断裂。
5、影响屈服强度的因素与以下三个方面相联系的因素都会影响到屈服强度位错增值和运动晶粒、晶界、第二相等外界影响位错运动的因素主要从内因和外因两个方面考虑(一)影响屈服强度的内因素1、金属本性和晶格类型(结合键、晶体结构)单晶的屈服强度从理论上说是使位错开始运动的临界切应力,其值与位错运动所受到的阻力(晶格阻力--派拉力、位错运动交互作用产生的阻力)决定。
派拉力:位错交互作用力(a是与晶体本性、位错结构分布相关的比例系数,L是位错间距。
)2、晶粒大小和亚结构晶粒小→晶界多(阻碍位错运动)→位错塞积→提供应力→位错开动→产生宏观塑性变形。
晶粒减小将增加位错运动阻碍的数目,减小晶粒内位错塞积群的长度,使屈服强度降低(细晶强化)。
屈服强度与晶粒大小的关系:霍尔-派奇(Hall-Petch)σs= σi+kyd-1/23、溶质元素加入溶质原子→(间隙或置换型)固溶体→(溶质原子与溶剂原子半径不一样)产生晶格畸变→产生畸变应力场→与位错应力场交互运动→使位错受阻→提高屈服强度(固溶强化)。
4、第二相(弥散强化,沉淀强化)不可变形第二相提高位错线张力→绕过第二相→留下位错环→两质点间距变小→ 流变应力增大。
不可变形第二相位错切过(产生界面能),使之与机体一起产生变形,提高了屈服强度。
弥散强化:第二相质点弥散分布在基体中起到的强化作用。
沉淀强化:第二相质点经过固溶后沉淀析出起到的强化作用。
(二)影响屈服强度的外因素1、温度一般的规律是温度升高,屈服强度降低。
原因:派拉力属于短程力,对温度分敏感。
2、应变速率应变速率大,强度增加。
σε,t= C1(ε)m3、应力状态切应力分量越大,越有利于塑性变形,屈服强度越低。
缺口效应:试样中“缺口”的存在,使得试样的应力状态发生变化,从而影响材料的力学性能的现象。
材料科学基础A习题答案第5章

材料科学基础A习题答案第5章材料科学基础A习题第五章材料的变形与再结晶1某⾦属轴类零件在使⽤过程中发⽣了过量的弹性变形,为减⼩该零件的弹性变形,拟采取以下措施:(1)增加该零件的轴径。
(2)通过热处理提⾼其屈服强度。
(3)⽤弹性模量更⼤的⾦属制作该零件。
问哪⼀种措施可解决该问题,为什么?答:增加该零件的轴径,或⽤弹性模量更⼤的⾦属制作该零件。
产⽣过量的弹性变形是因为该⾦属轴的刚度太低,增加该零件的轴径可减⼩其承受的应⼒,故可减⼩其弹性变形;⽤弹性模量更⼤的⾦属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能⼒,也可减⼩其弹性变形。
2、有铜、铝、铁三种⾦属,现⽆法通过实验或查阅资料直接获知他们的弹性模量,但关于这⼏种⾦属的其他各种数据可以查阅到。
请通过查阅这⼏种⾦属的其他数据确定铜、铝、铁三种⾦属弹性模量⼤⼩的顺序(从⼤到⼩排列),并说明其理由。
答:⾦属的弹性模量主要取决于其原⼦间作⽤⼒,⽽熔点⾼低反映了原⼦间作⽤⼒的⼤⼩,因⽽可通过查阅这些⾦属的熔点⾼低来间接确定其弹性模量的⼤⼩。
据熔点⾼低顺序,此⼏种⾦属的弹性模量从⼤到⼩依次为铁、铜、铝。
3、下图为两种合⾦A B各⾃的交变加载-卸载应⼒应变曲线(分别为实线和虚线),试问那⼀种合⾦作为减振材料更为合适,为什么?答:B合⾦作为减振材料更为合适。
因为其应变滞后于应⼒的变化更为明显,交变加载-卸载应⼒应变回线包含的⾯积更⼤,即其对振动能的衰减更⼤。
4、对⽐晶体发⽣塑性变形时可以发⽣交滑移和不可以发⽣交滑移,哪⼀种情形下更易塑性变形,为什么?答:发⽣交滑移时更易塑性变形。
因为发⽣交滑移可使位错绕过障碍继续滑移,故更易塑性变形。
5、当⼀种单晶体分别以单滑移和多系滑移发⽣塑性变形时,其应⼒应变曲线如下图,问A、B中哪⼀条曲线为多系滑移变形曲线,为什么?答:A曲线为多系滑移变形曲线。
这是因为多滑移可导致不同滑移⾯上的位错相遇,通过位错反应形成不动位错,或产⽣交割形成阻碍位错运动的割阶,从⽽阻碍位错滑移,因此其应⼒应变曲线的加⼯硬化率较单滑移⾼。
高温合金双性能整体叶盘铸造技术

第26卷 第3期2006年6月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o.l 26,N o .3June 2006高温合金双性能整体叶盘铸造技术汤 鑫,曹腊梅,盖其东,李爱兰,张 勇,刘发信(北京航空材料研究院,北京100095)摘要:介绍铸造高温合金双性能整体叶盘的铸造工艺,包括双性能合金材料的选择、整体叶盘组织的形成方法、控制措施和浇注工艺参数以及热处理制度对双性能整体叶盘力学性能的影响。
结果表明,当浇注过热度 T =160~290 ,铸型搅动转数n =K +270~K +300(rp m )时,整体叶盘叶片为定向柱晶组织、轮盘为等轴晶组织,初步获得双性能叶盘的热处理制度为1180 /2h+1230 /3h ,AC +1100 /4h ,AC+870 /20h ,A C 。
关键词:合金材料;整体叶盘;双性能;定向柱晶;等轴晶;热处理中图分类号:TG132.32 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2006)03-0093-06收稿日期:2006-01-30;修订日期:2006-04-05作者简介:汤鑫(1965-)男,高级工程师,(E -m a il)x i n .tang @b i a m.ac .cn 。
目前精铸整体叶盘广泛应用于直升机和起动机等小型发动机上,整体叶盘叶片的极限温度大于1000 ,转数达到100000rpm 。
在这样高的温度和转速条件下,整体叶盘的工作条件是相当恶劣的,叶盘的叶片同时承受高温、燃气腐蚀、离心力、弯曲应力、热应力、振动和热疲劳的作用,因此要求叶片除了应具有良好的高温抗氧化性、耐腐蚀能力和足够高的强度外,还应具有良好的高温持久和蠕变性能、机械疲劳和热疲劳性能以及足够的塑性和冲击韧性。
而轮盘部分虽然工作温度比工作叶片低,但应力条件异常复杂,轮毂和辐板等各部位所受应力、温度、介质作用程度不同,因此对轮盘的基本性能要求为:在中低温下具有高的屈服强度、抗拉强度和塑性,足够的持久、蠕变强度和低循环疲劳强度,良好的耐蚀性能和组织稳定性[1]。
中国航空发动机涡轮叶片用材料力学性能状况分析_何玉怀

度范围内的数据 ,疲劳性能无法比较 。在金属间化 合物基高温合金中 , IC6合金的拉伸性能比较好 ,在 1050℃下的拉伸强度仍能接近 600M Pa。
54
航空发动机
2005年第 31卷第 2期
图 10 单晶及金属间化合物的拉伸强度 图 11 单晶及金属间化合物的持久强度 图 12 单晶及金属间化合物的疲劳强度
4 力学性能数据状况
工作环境的特殊性对航空发动机涡轮叶片材料 的性能也有特殊要求 ,如材料的热 - 机械疲劳性能 、 蠕变 - 疲劳交互作用 、振动疲劳 、薄壁效应等 。因 此 ,相关数据的积累显得特别重要 。但是 ,除了部分 早期研制的材料的力学性能数据较全以外 ,中国航 空发动机大部分在用或候选材料的性能数据缺项很 多 ,主要表现在以下方面 [ 1, 14, 15 ] 。 (1)短时力学性能的统计值 在《航空发动机设计用材料数据手册 》第一册 、 第二册上有少部分材料的短时力学性能的统计值 , 但是许多新材料 ,如 DZ125 等定向凝固高温合金 , DD3等单晶高温合金 , IC6 等金属间化合物基高温 合金都没有 ,而这些材料都已经或即将在航空发动 机上作为涡轮叶片材料使用 ,设计部门亟需此方面 的数据 。 (2)不同温度范围下的高 、低周疲劳性能 涡轮叶片材料的高 、低周疲劳性能数据较少 ,有 的仅有 1, 2 个温度下的 , 而且使用温度一般是在 900℃以下的 。先进航空发动机涡轮叶片的使用温 度已经达到了 1000 ~1100℃,而在此温度下的高 、 低周疲劳性能数据几乎是空白 。 (3)高温疲劳断裂性能 随着航空发动机设计水平的提高 ,国外早已采 用损伤容限的设计思想 。中国现已在航空发动机设 计中采用 。但是 ,制约中国损伤容限设计水平提高 的瓶颈是包括涡轮叶片用材料在内的许多关键材料 的疲劳断裂性能数据太少 ,尤其是高温下的疲劳裂 纹扩展性能数据和断裂韧度数据更为缺乏 。 (4)振动疲劳性能 振动疲劳是叶片材料的特有现象 ,但关于叶片 材料振动疲劳的性能数据极少 。 (5)薄壁性能
交变磁场对DZ483高温合金γ'相形态和力学性能的影响

交变磁场对DZ483高温合金γ'相形态和力学性能的影响马晨凯;玄伟东;王欢;赵登科;袁兆静;任忠鸣【摘要】The morphology of γ' phase and mechanical properties of DZ483 nickel-base superalloy were investigated through solution and aging treatment under alternating magnetic field.The results showed that on the one hand,the morphology of γ' phase transformed from sphere to cube and be aligned regularly under alternating magnetic field.On the other hand,the content of Al and Ta increased,while the content of Co,Cr and W decreased.Moreover,the tensile strength of DZ483 superalloy at 950 ℃ increased by 2.3% and 4.5% under alternating magnetic field of 0.06 T and 0.1 T compared with that without magnetic field,respectively.%在交变磁场中对DZ483高温合金进行固溶和时效处理,研究了不同交变磁场强度对DZ483镍基高温合金γ '强化相的形貌及其力学性能的影响.结果表明,交变磁场的施加一方面可以促进γ'相由球形向立方形转变,使其排列更加规则;另一方面使γ'相中Al和Ta 元素的含量增加,Co、Cr和W元素的含量降低.此外,在0.06和0.1T交变磁场中处理的DZ483高温合金,其950℃抗拉强度分别比无磁场时提高了2.3%和4.5%.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2017(039)003【总页数】6页(P45-50)【关键词】交变磁场;DZ483高温合金;热处理;γ'相;力学性能【作者】马晨凯;玄伟东;王欢;赵登科;袁兆静;任忠鸣【作者单位】省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072;省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室、上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室和上海大学材料科学与工程学院,上海200072【正文语种】中文高温合金是制造先进航空发动机的关键材料[1- 2],占航空发动机材料总量的40%~60%[3],因此高温合金材料的性能对航空发动机的整体性能有着重要影响[4- 5]。
第五章 材料在不同工程环境下的力学性能1
温度、应力对蠕变曲线的影响
(a) 等温曲线(σ4﹥σ3 ﹥ σ2 ﹥ σ1) (b) 等应力曲线(T4 ﹥ T3 ﹥ T2 ﹥ T1)
蠕变与时间的关系可表示为
0 f (t ) s t g (t )
ε0:瞬时应变; f(t):减速蠕变 εs: 恒速蠕变速率; g(t):加速蠕变
稳态蠕变速率对数与温度的倒数呈线性关系 Qc s A1 exp( ) RT
Qc:蠕变激活能; εs: 恒速蠕变速率;
2.蠕变性能指标
a、蠕变极限
为保证材料在高温长时间载荷作用下不致产生 过量变形,要求材料具有一定的蠕变极限。 蠕变极限有两种表示方法:
与常温下的屈服强度相似,蠕变极限是材料在 高温长时载荷作用下的塑性变形抗力指标,表示 材料在长期高温载荷下抵抗塑性变形的能力。
很显然,应力松弛现象会引起危害,需要 高的抗应力松弛能力的材料。 应力松弛曲线:给定温度和应变条件下试 样中的弹性应力与实践的关系曲线。
第一阶段:应力急剧下降阶段 第二阶段:应力缓慢降低阶段
残余应力值越高,则材料的松 弛稳定性越好!
应力松弛试验 1)在规定温度下,对试样施加载荷 2)保持初始变形量恒定情况下 3)测定试样上的应力随时间而降低 的曲线
外推法
在给定温度下应力和断裂时间经验公式: A′和m为常数
t f A
m
对于规定应力和持久寿命的双 对数曲线,高应力、短时间的 曲线呈直线 所以一般采用应力较大、断裂 时间较短的实验数据,然后外 推得到长时间的持久强度极限。
• 但是低应力长时间的数据偏离直线, 有向下弯曲的趋势。即实际低应力持久 寿命将低于高应力数据外推预测的寿命。 因此,外推法也只是一种近似方法。
高温运行设备材料损伤与剩余寿命-1
第2部分高温运行设备材料损伤与剩余寿命第1章高温运行设备材料性能要求1.1 高温的定义高温容器及高温管道一般以350℃为界,而高温炉管通常指500℃以上。
例如GB50235-97《工业金属管道工程施工及验收规范》规定,高温(管道工作温度高于250℃)或低温(管道工作温度低于-20℃)管道的螺栓,在试运行时应按规定进行热态或冷态紧固。
又如,GB150-98《钢制压力容器》附录F“钢材高温性能”中给出了钢材在400℃及以上温度10万小时的持久强度值,隐含400℃为高温环境。
而GBJ235-82《工业管道工程施工及验收规范》(金属管道篇)、原中石化公司SH01005-92《工业管道维护检修规范》、原化工部HG25002-91《管道阀门维护检修规范》、原化工部95年颁发的《化工企业压力管道管理规定》和《化工企业压力管道检验规程》等规范(规程)则要求碳素钢370℃以上,合金钢及不锈钢450℃以上,压力管道的类别要提高,这说明对碳素钢370℃是高温界限,而对合金钢及不锈钢450℃才算是高温。
表2-1-1 管道热态紧固、冷态紧固温度(℃)(GB50235-97)说明:250℃和350℃对压力管道来说是两个表示高温的分界值。
1.2 高温装置举例(1)工业领域高温装置举例见表2-1-2。
表2-1-2 高温领域举例(2)石油炼制和石化工业中典型的高温装置表2-1-3和表2-1-4分别为炼油装置和石化装置的高温部位举例。
表2-1-3 炼油装置中高温部位举例表2-1-4 石油化工装置中高温部位举例1.3 高温下对金属材料的基本要求(1)优异的、综合的高温力学性能优良的抗蠕变性能、高温持久强度、良好的高温疲劳性能、适当的高温塑性等(2)在相应的工作环境中具有良好的耐高温腐蚀性能耐高温氧化、耐高温流化、耐高温腐蚀(混合气氛)(3)足够好的冶炼加工等工艺性能复杂形状工件成形,化学成分要求严格。
(4)适宜的经济可行性材料寿命+材料成本+加工成本+部件可更换性+安全可靠性=选材第2章金属材料的高温力学性能2.1 高温承载金属力学行为特点与常温承载相比,高温承载的金属力学行为具有如下特点(见图2-2-1~2-2-1)。
材料力学性能习题及解答库.
第一章习题答案一、解释下列名词1、弹性比功:又称为弹性比能、应变比能,表示金属材料吸收弹性变形功的能力。
2、滞弹性:在弹性范围内快速加载或卸载后,随时间延长产生附加弹性应变的现象。
3、循环韧性:金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力,称为金属的循环韧性。
4、包申格效应:先加载致少量塑变,卸载,然后在再次加载时,出现σe升高或降低的现象。
5、解理刻面:大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
6、塑性、脆性和韧性:塑性是指材料在断裂前发生不可逆永久(塑性)变形的能力。
韧性:指材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力,或指材料抵抗裂纹扩展的能力7、解理台阶:高度不同的相互平行的解理平面之间出现的台阶叫解理台阶;8、河流花样:当一些小的台阶汇聚为在的台阶时,其表现为河流状花样。
9、解理面:晶体在外力作用下严格沿着一定晶体学平面破裂,这些平面称为解理面。
10、穿晶断裂和沿晶断裂:沿晶断裂:裂纹沿晶界扩展,一定是脆断,且较为严重,为最低级。
穿晶断裂裂纹穿过晶内,可以是韧性断裂,也可能是脆性断裂。
11、韧脆转变:指金属材料的脆性和韧性是金属材料在不同条件下表现的力学行为或力学状态,在一定条件下,它们是可以互相转化的,这样的转化称为韧脆转变。
二、说明下列力学指标的意义1、E(G):E(G)分别为拉伸杨氏模量和切变模量,统称为弹性模量,表示产生100%弹性变形所需的应力。
2、σr、σ0.2、σs: σr :表示规定残余伸长应力,试样卸除拉伸力后,其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
σ0.2:表示规定残余伸长率为0.2%时的应力。
σs:表征材料的屈服点。
3、σb:韧性金属试样在拉断过程中最大试验力所对应的应力称为抗拉强度。
4、n:应变硬化指数,它反映了金属材料抵抗继续塑性变形的能力,是表征金属材料应变硬化行为的性能指标。
5、δ、δgt、ψ:δ是断后伸长率,它表征试样拉断后标距的伸长与原始标距的百分比。
清华大学 材料科学基础——作业习题第六章
第六章目录6.1 要点扫描 (1)6.1.1 金属的弹性变形 (1)6.1.2 单晶体的塑性变形 (2)6.1.3 多晶体的塑性变形与细晶强化 (8)6.1.4 纯金属的塑性变形与形变强化 (10)6.1.5 合金的塑性变形与固溶强化和第二相强化 (14)6.1.6 冷变形金属的纤维强化和变形织构 (16)6.1.7 冷变形金属的回复与再结晶 (17)6.1.8 热变形、蠕变和超塑性 (20)6.1.9 断裂 (22)6.2 难点释疑 (25)6.2.1 从原子间结合力的角度了解弹性变形。
(25)6.2.2 从分子链结构的角度分析粘弹性。
(25)6.2.3 FCC、BCC和HCP晶体中滑移线的区别。
(25)6.2.4 Schmid定律与取向规则的应用。
(26)6.2.5 孪生时原子的运动特点。
(27)6.2.6 Zn单晶任意的晶向[uvtw]方向在孪生后长度的变化情况 (29)6.3 解题示范 (30)3.4 习题训练 (33)参考答案 (38)第六章 金属与合金的形变6.1 要点扫描6.1.1 金属的弹性变形1. 弹性和粘弹性所谓弹性变形就是指外力去除后能够完全恢复的那部分变形。
从对材料的力学分析中可以知道,材料受力后要发生变形,外力较小时发生弹性变形,外力较大时产生塑性变形,外力过大就会使材料发生断裂。
对于非晶体,甚至某些多晶体,在较小的应力时,可能会出现粘弹性现象。
粘弹性变形即与时间有关,又具有可恢复的弹性变形,即具有弹性和粘性变形两方面的特性。
2. 应力状态金属的弹性变形服从虎克定律,应力与应变呈线性关系:γτεσG E == 其中: yx G E εενν-==+,)1(2 E 、G 分别为杨氏模量和剪切模量,v 为泊松比。
工程上,弹性模量是材料刚度的度量。
在外力相同的情况下,E 越大,材料的刚度越大,发生弹性形变的形变量就越小。
3. 弹性滞后由于应变落后于应力,使得εσ-曲线上的加载线和卸载线不重合而形成一个闭合回路,这种现象称为弹性滞后。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
用修正的θ函数预测高温合金DZ5的蠕变寿命
作者:李佳周海琴
来源:《中国科技博览》2013年第15期
摘要:采用修正的θ函数,对高温合金DZ5的蠕变曲线进行了拟合和预测。
根据实验数据建立了蠕变方程中有关参数的数学表达式,据此对760℃、647 MPa下的蠕变寿命进行了预测,预测精度达97%,远高于用早期的θ函数影射概念预测结果。
该方法仅需确定3个参数,简化了计算,确保了预测精度。
关键词:高温合金DZ5;寿命预测;修正的θ函数;蠕变
【中图分类号】O174
高温合金DZ5是以K405合金为基础,采用定向凝固技术研制而成的定向镍基高温合金。
除碳和锆以外,其它成分与K405合金相同。
合金的力学性能与K405相比,中温持久寿命提高4~6倍,持久塑性提高3~4倍,高温持久寿命提高1倍左右,热疲劳寿命提高10倍左右。
在台架试车和长期时效过程中,组织和性能稳定。
铸造性能良好,适用于制造在1000℃以下工作的航空发动机的涡轮工作叶片和导向叶片以及其他高温零件。
航空发动机涡轮叶片处于高温燃气包围和循环载荷下工作,其工作的可靠性直接影响飞行安全性及发动机使用寿命。
随着航空发动推重比及涡轮燃气温度的不断提高,蠕变—疲劳交互作用导致的断裂已成为发动机热端构件主要失效模式之一。
因而对涡轮叶片蠕变—疲劳交互作用进行准确的寿命预测有重要的现实意义。
日本的H.Oikawa和K.Maruyama等人在预测铁素体耐热钢蠕变寿命时,对θ影射蠕变数据处理方法进行了修正。
他们用修正的θ影射法,对CrMoV和12Cr(H46)等钢的蠕变寿命进行了预测,其精度可达到90%。
但修正θ影射法是否适合高温合金DZ5蠕变寿命的预测,至今尚未见到报道。
本文拟采用该方法对高温合金DZ5蠕变寿命进行预测,以期获得理想的效果。
结论
(1)用修正的θ函数影射概念处理合金DZ5的蠕变数据,其预测精度可达到实验断裂寿命的97%。
(2)修正的θ函数影射概念待定参数比早期的θ函数影射概念减少1个,只有3个,这不仅简化了计算,同时减少了因参数误差对合金蠕变寿命预测精度的影响。
获得如此高的预测
精度,主要有两方面原因:首先,在修正的θ函数影射概念中,待定参数只有3个.其次,尽管3个基本参数均受应力和温度的影响,但通过适当的数学处理可将它们用简单的线性关系来表达,这样有利于参数的外推即有助于提高预测的可靠性。
参考文献:
[1] 岳珠峰,吕震宇,郑长卿.镍基单晶高温合金的蠕变损伤规律研究[J].金属学报,1995,31(8):3702375.
[2] 郭宏,张文泉.θ预测思想在SM41C钢蠕变寿命预测中的应用[J].钢铁研究学报,2000,12(5):54257.
[3] 饶寿期. 航空发动机的高温蠕变分析[J]. 航空发动机,2004,30( 1): 10-13.
[4] 石多奇,杨晓光,叶峥,等. 镍基单晶合金高温蠕变的θ 映射法[J]. 航空发动机,2008,34( 3): 27-31.
[5] 胡南昌,尚丽娟,田素贵,等. 用修正的θ 函数法预测单晶镍基高温合金的蠕变寿命[J]. 钢铁研究学报,2007,19( 6):82-86.
[6] 杨新辉. 定向凝固涡轮叶片持久性能试验研究与分析[D]. 大连:大连理工大学2007.。