【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請涉及鎳基單晶高溫合金蠕變壽命預(yù)測，特別是涉及一種考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法。
技術(shù)介紹
1、航空發(fā)動機(jī)在服役過程中承受著極端的高溫和高壓環(huán)境，在某些特殊情況下，發(fā)動機(jī)可能會經(jīng)歷單臺發(fā)動機(jī)不工作的情況（oei,one?engine?inoperative），即由于某一臺發(fā)動機(jī)故障導(dǎo)致需要剩余發(fā)動機(jī)提供短時高功率輸出，以保障飛行安全。此時，發(fā)動機(jī)關(guān)鍵部件的工作溫度急劇上升，產(chǎn)生過熱現(xiàn)象。該過熱過程會引起材料微觀組織和力學(xué)性能的變化，從而直接影響發(fā)動機(jī)熱端部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
2、目前，鎳基單晶高溫合金因其出色的高溫力學(xué)性能及抗氧化能力，已被廣泛用于航空發(fā)動機(jī)中的關(guān)鍵熱端部件，如渦輪葉片等。鎳基高溫合金經(jīng)歷過熱對微觀組織的影響可以歸納總結(jié)為：初始強(qiáng)化相部分合并長大、局部溶解，集體通道寬度變寬并有大量二次 γ'相產(chǎn)生，其中，基體通道寬度使得過熱后的后續(xù)蠕變試驗(yàn)中位錯可以更自由的移動，從而加速蠕變失效。然而，到目前為止，仍缺乏對過熱情況下鎳基單晶高溫合金蠕變壽命的預(yù)測方法，且沒有合適的理論將上述這些微觀組織演變效應(yīng)參數(shù)化以聯(lián)系合金的宏觀力學(xué)性能，因此，建立一種能夠預(yù)測高溫合金在oei過熱條件下蠕變壽命的方法，對于保障航空發(fā)動機(jī)在極端條件下的安全性具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、基于此，有必要提供一種考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，該方法包括：
2、s1：獲取樣品在不同過熱溫度下的材料參數(shù)，所述樣
3、s2：通過掃描電鏡觀測出樣品過熱后一次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)以及二次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)和半徑；
4、s3：基于一次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算基體通道寬度，并基于所述基體通道寬度以及所述材料參數(shù)，計(jì)算orowan應(yīng)力；
5、orowan應(yīng)力的計(jì)算公式為：
6、；
7、其中，表示orowan應(yīng)力； g表示樣品在不同過熱溫度下的剪切模量； b表示伯格斯矢量； w表示基體通道寬度；
8、s4：基于二次 γ'相與位錯之間的相互作用、二次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)和半徑、剪切機(jī)制、orowan機(jī)制，得到不同機(jī)制的臨界分切應(yīng)力，基于各臨界分切應(yīng)力的均值加權(quán)求和得到的臨界分切應(yīng)力總和值，轉(zhuǎn)化得到析出強(qiáng)化值；
9、s5：基于orowan應(yīng)力、析出強(qiáng)化值以及經(jīng)典高溫合金塑性本構(gòu)方程，計(jì)算出最小蠕變速率，進(jìn)而基于蒙克曼-格蘭特關(guān)系式，構(gòu)建蠕變壽命預(yù)測模型。
10、優(yōu)選的，所述基于一次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算基體通道寬度包括：
11、采用三維晶胞模型描述一次 γ'相的幾何特征，且三維晶胞模型的幾何形狀為正方體，基于一次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)以及三維晶胞模型的邊長，計(jì)算出基體通道寬度，計(jì)算式為：
12、；
13、其中， w表示基體通道寬度；表示三維晶胞模型的邊長；表示一次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)。
14、優(yōu)選的，得到臨界分切應(yīng)力總和值的過程包括：
15、所述二次 γ'相與位錯之間的相互作用分為：
16、當(dāng)二次 γ'相的半徑大于等于第一臨界半徑值時，基于二次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)和半徑、orowan機(jī)制，計(jì)算orowan機(jī)制的第一臨界分切應(yīng)力；
17、否則，
18、當(dāng)二次 γ'相的半徑小于第二臨界半徑值時，基于二次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)和半徑、剪切機(jī)制，計(jì)算剪切機(jī)制中弱對耦合的第二臨界分切應(yīng)力；
19、當(dāng)二次 γ'相的半徑大于等于第二臨界半徑值時，基于二次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)和半徑、剪切機(jī)制，計(jì)算剪切機(jī)制中弱對耦合的第三臨界分切應(yīng)力；
20、對所述第一臨界分切應(yīng)力、所述第二臨界分切應(yīng)力以及所述第三臨界分切應(yīng)力分別計(jì)算平均值，分別得到第一臨界分切應(yīng)力均值、第二臨界分切應(yīng)力均值、第三臨界分切應(yīng)力均值；
21、對第一臨界分切應(yīng)力均值、第二臨界分切應(yīng)力均值、第三臨界分切應(yīng)力均值進(jìn)行加權(quán)求和，得到所述臨界分切應(yīng)力總和值。
22、優(yōu)選的，第一臨界分切應(yīng)力的計(jì)算式為：
23、；
24、；
25、第二臨界分切應(yīng)力的計(jì)算式為：
26、；
27、；
28、第三臨界分切應(yīng)力的計(jì)算式為：
29、；
30、其中，表示第一臨界分切應(yīng)力；表示第二臨界分切應(yīng)力；表示第三臨界分切應(yīng)力； b表示伯格斯矢量；表示泊松比；表示兩個二次 γ'相表面之間的間距； r表示二次 γ'相的半徑； f表示二次 γ'相的體積分?jǐn)?shù)；表示反相疇界能； t表示位錯的線張力； g表示樣品在不同過熱溫度下的剪切模量。
31、優(yōu)選的，臨界分切應(yīng)力總和值的計(jì)算式為：
32、；
33、；
34、；
35、；
36、；
37、；
38、；
39、其中，表示臨界分切應(yīng)力總和值；表示第一臨界分切應(yīng)力均值；表示第二臨界分切應(yīng)力均值；表示第三臨界分切應(yīng)力均值；表示第一發(fā)生概率；表示第二發(fā)生概率；表示第三發(fā)生概率； r表示二次 γ'相的半徑；表示第二臨界半徑值；表示第一臨界半徑值； t表示半徑小于第二臨界半徑值的二次 γ'相的數(shù)量；表示第 i個半徑小于第二臨界半徑值的二次 γ'相的第二臨界分切應(yīng)力； q表示半徑大于等于本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述基于一次γ'相的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算基體通道寬度包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，得到臨界分切應(yīng)力總和值的過程包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，第一臨界分切應(yīng)力的計(jì)算式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，臨界分切應(yīng)力總和值的計(jì)算式為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，對第二臨界分切應(yīng)力均值與第三臨界分切應(yīng)力均值進(jìn)行加權(quán)組合，得到剪切臨界分切應(yīng)力均值，計(jì)算式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，最小蠕變速率的計(jì)算式為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，蒙克曼-格蘭特關(guān)系式表示為：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述基于一次γ'相的體積分?jǐn)?shù)計(jì)算基體通道寬度包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，得到臨界分切應(yīng)力總和值的過程包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的考慮過熱影響的單晶合金蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，第一臨界分切應(yīng)力的計(jì)算式為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮過...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王曉鋼，姜潮，崔若堯，
申請(專利權(quán))人：湖南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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