針對(duì)高溫環(huán)境下鎳基合金蠕變氧化裂紋擴(kuò)展問(wèn)題,論文基于環(huán)境氧化損傷物理機(jī)制,從有限元模擬和試驗(yàn)兩個(gè)方面,研究了鎳基合金蠕變氧化裂紋擴(kuò)展規(guī)律。主要工作和結(jié)論如下:（1）基于損傷力學(xué),采用延性耗竭模型描述蠕變損傷;通過(guò)應(yīng)力加速氧擴(kuò)散模型實(shí)現(xiàn)氧擴(kuò)散模擬,將擴(kuò)散氧化對(duì)臨界應(yīng)變的影響納入蠕變損傷方程中,得到了蠕變氧化裂紋擴(kuò)展損傷模型。（2）基于動(dòng)態(tài)脆化損傷機(jī)制,假設(shè)裂紋擴(kuò)展過(guò)程中不生成氧化物,研究了不同載荷、裂紋擴(kuò)展路徑和氧擴(kuò)散速率等對(duì)蠕變氧化裂紋擴(kuò)展的影響。發(fā)現(xiàn)蠕變氧化裂紋為沿晶裂紋擴(kuò)展,附加裂紋分支;不同裂紋擴(kuò)展路徑的起裂時(shí)間隨載荷和氧擴(kuò)散速率增加而迅速減小,且不同路徑起裂時(shí)間的差異同樣隨載荷增加而迅速減小。（3）基于應(yīng)力促進(jìn)晶界氧化損傷機(jī)制,假設(shè)裂紋尖端存在氧化物且不會(huì)破裂,采用金屬氧化動(dòng)力學(xué)建立了氧化物膨脹模型,研究分析了裂尖氧化物對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響。結(jié)果表明:裂紋尖端氧化物會(huì)加快裂紋擴(kuò)展;氧化物尺寸和膨脹速率越大,裂紋起裂時(shí)間越短,但氧化物尺寸對(duì)起裂時(shí)間影響較小。（4）使用IN783合金,試驗(yàn)研究了不同載荷、溫度對(duì)蠕變氧化裂紋擴(kuò)展的影響,分析了裂紋擴(kuò)展機(jī)制,并與前述數(shù)值模擬分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)... 

【文章來(lái)源】：華東理工大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１裝備服役溫度的演變歷史１１１??Ｆｉｇ．?１．１?Ｖａｒｉａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｏｐｅｒａｔｉｎｇ?ｐａｒａｍｅｔｅｒ?ｏｆ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ??ＮｉＮｉ５０％一，工??

ｉａＨｏｙ＾＾１?＼?Ｍｅｔａｌｌｉｃ??＾?ｙ‘：?Ｊ?Ｋ．＇ｆ，ａｓｓｅｓ，??￥?ｋ?Ｖ?Ａｌ＾ｙｓ?＼?ｘ；??｜?＾２＝?１０，０ｍｍ?ＩｔＷ．．?ＷａＨｂｙｓ?＼；＇?Ｊ??Ｉ?Ｋ?Ｚ?Ｅｎｕｒｉｎｇ?＾??！?ｕ氣』以，—：？＿，??；ＬＤＰＥ?，＇?ＰＳ￥＾Ａ?，／＾．ＯＯＯ＾ｍｍ??１０？！?乂ｘ?〇ｘｉｄｅ??ｐ’?ＰｙＣ?，?ｙ?（嚴(yán)、＿ｅｓ??１０＇?１０Ｊ?１０３?＾ｌＯ４??Ｙｉｅｌｄ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ，?ｃｒｙ?（ＭＰａ）??圖１．２材料損傷容限Ａｓｈｂｙ圖（軔性與強(qiáng)度關(guān)系??Ｆｉｇ．?１．２?Ａｓｈｂｙ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｍａｔｅｒｉａｌ?ｄａｍａｇｅ?ｔｏｌｅｒａｎｃｅ??Ｃｃ?Ａｔ?５６０?＊Ｃ?ａｎｄ?ｌＯＯＯＯｈ??３?１００?ｅ?—???：——７???Ｃｕ?：?Ｋ?／ｋｇ?＝１００ｍｎｉ／?１０ｍｍ?／??Ｓ?８０?ｈ?／?＇??＾?；?＇?／??６０?：?／?＾?ａｌｌｏｙ?，??ｏ?４０?卜廣?ｓｔｅｅｌ?，?〇?、＇?／??ｔ?ａ?：，％??２?２０?－?，?／?．ｋ＞?．?ｃ??３?？?，？?〇?－０．１ｍｍ，??＾?／??ｙ?／?ｙ??蘭?／?／?／??％?卜…丨?＾——，＿＿…丨??Ｓ?１００?１０００??ｒ?＾??Ｃｒｅｅｐ?ｓｔｒｅｇｔｈ?ａ；?ＭＰａ??圖１．３材料髙溫?fù)p傷容限（髙溫?cái)嗔衍愋耘c蠕變強(qiáng)度關(guān)系??Ｆｉｇ．?１．３?Ｍａｔｅｒｉａｌ?ｈｉｇｈ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｄａｍａｇｅ?ｔｏｌｅｒａｎｃｅ??鎳基合金長(zhǎng)時(shí)間在高溫下服役

關(guān)鍵因素之一。??１．２鎳基合金蠕變變形特點(diǎn)??１．２．１常規(guī)蠕變曲線??蠕變是指在一定載荷和溫度下，結(jié)構(gòu)（材料）發(fā)生不可恢復(fù)變形隨時(shí)間緩慢增加的現(xiàn)??象在一百多年以前，物理學(xué)家Ａｎｄｒａｄｅ研宄發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在不同的試驗(yàn)參數(shù)下（溫度應(yīng)??力等）對(duì)材料不斷重復(fù)蠕變拉伸試驗(yàn)，就能夠得到一組蠕變曲線，不同的試驗(yàn)材料、載荷、??溫度等條件下會(huì)測(cè)得不同的蠕變曲線，但在拉伸起始階段基本都存在一段彈性變形，且??是與時(shí)間無(wú)關(guān)的，彈性變形之后的蠕變變形通常按照蠕變曲線特征可將其劃分為三部分??（如圖１．４）：蠕變起始階段、穩(wěn)定階段、加速階段。①蠕變起始階段，此時(shí)基體內(nèi)部瞬間??出現(xiàn)大量空洞位移等蠕變損傷，蠕變速率趨于無(wú)窮大，然后隨時(shí)間迅速減小，且持續(xù)時(shí)??間很短，所以該階段也可稱為過(guò)渡階段或者減速階段；②穩(wěn)定蠕變階段，該階段在整個(gè)??的蠕變過(guò)程中所占時(shí)間是最長(zhǎng)的，速率基本保持恒定，且其速率在蠕變過(guò)程中是最小的，??蠕變應(yīng)變與時(shí)間保持近似線性關(guān)系；③蠕變加速階段，即材料最終的斷裂階段，蠕變速??率是迅速增加的，裂紋迅速擴(kuò)展，直至試樣斷裂，加速階段在整個(gè)的蠕變過(guò)程中所占用??時(shí)間通常很小，對(duì)于大多數(shù)材料來(lái)說(shuō)，往往可以忽略。圖１．４給出了典型的蠕變曲線，??圖中的Ｐｌ、Ｐ２點(diǎn)為蠕變?nèi)齻�(gè)階段的分割點(diǎn)，Ｐ３點(diǎn)是最后試樣斷裂點(diǎn)，ｆ?＝?ｔａｎ々就是穩(wěn)??定階段的蠕變速率。??ｉ?斷裂??§?＇！?＂?１丨＂／＾７??＼?第三階段蠕變?ｒ￣￣￣－／?Ｉ??！?＾ｈ＾??第二階段蠕變?＾＾＊＾ｐ２?｜?〇．??Ｉ?＾—■?＼?：龍丨?卜上??＾?－??卜??！??１?Ｉ?測(cè)！?！??第一階段蠕變?條３?ｊ???！?ｊ?！?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種高鉻耐熱鋼的顯微組織和負(fù)蠕變現(xiàn)象[J]. 陳福霞,殷鳳仕,馬魯峰,薛冰.  熱加工工藝. 2009(12)
[2]再論汽輪機(jī)高溫螺栓材料的選擇[J]. 趙中平.  動(dòng)力工程. 1999(02)



本文編號(hào)：3532411