镍基单晶高温合金筏化-解筏机理及全寿命描述模型研究

• 作 者: 岳珠峰;
• 机 构: 西北工业大学
• 出 处: 第十二届设计与制造前沿国际会议(ICFDM2016)
• 发表日期: 2016年期

镍基单晶高温合金为目前航空发动机叶片的主要材料,它的高温服役性能和寿命对发动机整体寿命和经济性能具有重要影响.镍基高温合金之所以具有好的高温性能,和其微观结构及其演化密不可分.在高温和载荷作用下,镍基单晶高温合金中规则的立方体沉淀相发生筏化,这种现象伴随着变形失效的全过程,对筏化-解筏现象的定量研究是镍基单晶高温合金力学性能和应用研究的核心.本项目旨在建立得到广泛验证的筏化-解筏的全寿命描述模型,应用于工程实际,解决单晶叶片的强度和寿命问题.通过大量不同温度、应力水平、复杂应力状态及蠕变-疲劳交互作用下的试验研究，提取基体相宽度作为内变量，得到了筏化形貌的定量描述，结合寿命曲线分析得到了筏化和蠕变时间之间的定量关系。基于晶体塑性理论，结合Orowan位错机制提出了一个本构模型描述镍基单晶合金的沉淀相尺度效应，并把该模型植入大型商用软件ABAQUS中，计算结果和实验结果对比表明，该模型可以较准确的预测镍基单晶高温合金的沉淀相尺度效应。考虑疲劳损伤与蠕变损伤，并考虑两者之间的交互作用，建立了蠕变-疲劳本构模型以及寿命模型，实现了模型的程序化，模拟计算与试验结果对比表明，提出的命模型可以较准确的对镍基单晶高温合金的行为进行表征和预测。