對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)、重型燃機(jī)等熱端部件高溫合金的性能要求日益提高,意味著熱端部件需要在越來(lái)越高的溫度下服役,這對(duì)高溫合金的疲勞性能提出了更高的要求。因此充分認(rèn)識(shí)高溫合金在服役溫度范圍溫度對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展行為的影響規(guī)律呈現(xiàn)何種方式,以及導(dǎo)致此規(guī)律的主導(dǎo)機(jī)制,是一個(gè)急需關(guān)注的問(wèn)題。為此,本文系統(tǒng)研究了高溫合金疲勞裂紋擴(kuò)展行為的溫度影響規(guī)律和本質(zhì)原因,并由此就長(zhǎng)期服役的累積損傷進(jìn)行了研究,為合金在高溫下的損傷容限設(shè)計(jì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)和理論依據(jù)。通過(guò)對(duì)粉末高溫合金（FGH4097、FGH4098和FGH4096）及變形高溫合金（GH4738、GH4720Li）在寬溫度范圍（室溫～800℃）內(nèi)的大量疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析,表明了隨溫度增加疲勞壽命并非呈線性下降。明確了鎳基高溫合金在服役溫度范圍的高溫段都存在一個(gè)拐點(diǎn)溫度,在各自的拐點(diǎn)溫度附近,表現(xiàn)出疲勞裂紋急速擴(kuò)展、疲勞壽命快速下降的共性現(xiàn)象。通過(guò)斷口特征、裂紋擴(kuò)展方式和裂紋尖端損傷區(qū)特征的觀察分析,闡述了拐點(diǎn)溫度時(shí)疲勞裂紋急速擴(kuò)展的主要原因,表觀表現(xiàn)為斷口特征從穿晶向沿晶斷裂轉(zhuǎn)變,實(shí)質(zhì)為明顯呈現(xiàn)沿晶斷裂特征的轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力強(qiáng)度因子ΔKT的快速下降... 

【文章來(lái)源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：198 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 高溫合金疲勞裂紋擴(kuò)展
        1.1.1 疲勞裂紋擴(kuò)展的一般規(guī)律
        1.1.2 疲勞裂紋擴(kuò)展的影響因素
    1.2 高溫對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展的影響規(guī)律
    1.3 高溫影響裂紋擴(kuò)展機(jī)制和表征
        1.3.1 高溫疲勞性能下降
        1.3.2 高溫疲勞中的氧相關(guān)損傷
        1.3.3 高溫裂紋擴(kuò)展機(jī)制的表征
    1.4 高溫服役累積損傷的影響和機(jī)制
        1.4.1 高溫服役的組織損傷
        1.4.2 高溫服役的性能退化
        1.4.3 服役后累積損傷評(píng)估
    1.5 課題研究?jī)?nèi)容與思路
2 研究材料及方法
    2.1 研究材料
    2.2 研究方法
        2.2.1 疲勞裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)
        2.2.2 疲勞裂紋中斷實(shí)驗(yàn)
        2.2.3 光滑持久和沖擊試驗(yàn)
        2.2.4 長(zhǎng)期時(shí)效試驗(yàn)
        2.2.5 合金組織觀察及斷口分析
3 疲勞裂紋急速擴(kuò)展的拐點(diǎn)溫度
    3.1 粉末高溫合金裂紋擴(kuò)展
    3.2 變形高溫合金裂紋擴(kuò)展
    3.3 本章小結(jié)
4 高溫段疲勞裂紋急速擴(kuò)展的原因
    4.1 疲勞斷裂斷口特征的變化
        4.1.1 疲勞斷裂模式的變化
        4.1.2 強(qiáng)化相和力學(xué)強(qiáng)度的變化
    4.2 裂紋擴(kuò)展方式的變化
        4.2.1 宏觀裂紋擴(kuò)展方式
        4.2.2 微觀裂紋擴(kuò)展路徑
    4.3 裂紋尖端損傷區(qū)特征
    4.4 高溫氧化損傷
        4.4.1 高溫氧化損傷具體機(jī)制
        4.4.2 高溫氧化損傷主導(dǎo)機(jī)制的演變
    4.5 本章小結(jié)
5 促進(jìn)高溫段裂紋急速擴(kuò)展的影響因素
    5.1 保載時(shí)間和疲勞載荷的貢獻(xiàn)
        5.1.1 保載時(shí)間的影響
        5.1.2 疲勞載荷的影響
    5.2 晶界組織特征的影響
        5.2.1 晶界大γ'相
        5.2.2 晶界處夾雜物
        5.2.3 晶粒取向
        5.2.4 晶界M_(23)C_6碳化物
    5.3 本章小結(jié)
6 晶界損傷對(duì)裂紋擴(kuò)展的貢獻(xiàn)
    6.1 疲勞裂紋擴(kuò)展的晶界氧化損傷
        6.1.1 疲勞裂紋擴(kuò)展的疲勞力學(xué)損傷分量
        6.1.2 疲勞裂紋擴(kuò)展的氧化損傷分量
        6.1.3 疲勞裂紋擴(kuò)展的等損傷載荷
    6.2 疲勞-保載裂紋擴(kuò)展的晶界損傷
        6.2.1 疲勞-保載裂紋擴(kuò)展的各機(jī)制分量
        6.2.2 疲勞-保載裂紋擴(kuò)展的晶界損傷分量
        6.2.3 疲勞-保載裂紋擴(kuò)展的等損傷載荷
    6.3 本章小結(jié)
7 晶界累積損傷對(duì)壽命折損的影響及評(píng)估
    7.1 長(zhǎng)時(shí)熱暴露晶界累積損傷
        7.1.1 高溫時(shí)效后室溫疲勞裂紋擴(kuò)展行為
        7.1.2 晶界累積損傷
    7.2 長(zhǎng)時(shí)服役晶界累積損傷
        7.2.1 微觀組織和力學(xué)性能變化
        7.2.2 晶界累積損傷
    7.3 壽命折損評(píng)估
        7.3.1 壽命折損系數(shù)及評(píng)估
        7.3.2 服役葉片壽命折損評(píng)價(jià)評(píng)估方法
    7.4 本章小結(jié)
8 晶界氧化損傷的理論分析
    8.1 第一性原理的晶界模型及拉伸測(cè)試計(jì)算方法
        8.1.1 模型構(gòu)建及計(jì)算設(shè)置
        8.1.2 理想拉伸測(cè)試計(jì)算方法
    8.2 理想拉伸測(cè)試計(jì)算
    8.3 Ni-O鍵的鍵性分析
    8.4 晶界吸附氧對(duì)晶界脆化能的影響
    8.5 本章小結(jié)
9 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3192800