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DD3单晶镍基高温合金蠕变寿命的预测

张特  
【摘要】:通过对[001]取向DD3单晶镍基高温合金在不同条件下的拉伸蠕变性能试验及组织形貌观察,研究了该合金的蠕变性能特点,γ'相的形筏特征及其在蠕变过程中的演化规律。在此基础上,采用θ影射方程及其修正式对该合金在相同温度不同应力和相同应力不同温度条件下的蠕变寿命进行预测。研究得出以下结果: 采用θ影射法对[001]取向DD3合金蠕变曲线进行拟合,结果显示,θ影射方程很好地描述了DD3合金蠕变过程的第一阶段和第二阶段,方程中的θ1(1-e-θ2t)项主要描述了由形伐、位错产生、位错增殖、位错塞积引起的形变硬化的第一阶段和由位错攀移引起的稳态蠕变阶段,即蠕变第二阶段;而θ3(eθ4t-1)项则主要描述了由γ'相的进一步粗化及位错切入丫'相,破坏γ'冲目抵抗应变的能力等因素,造成蠕变加速的第三阶段。通过拟合计算,建立了1040℃、不同应力及137Mpa、不同温度条件下,θ影射方程中各参数的关系表达式。应用该关系式可以对一定条件下的[001]取向DD3合金进行蠕变寿命预测。修正θ影射方程综合地再现了DD3合金蠕变过程的三个阶段,其本构方程符合DD3合金蠕变过程的应变强化和应变弱化的机制。这与方程统一了表征蠕变速率参数有关,尤其是在蠕变的第三阶段,其拟合效果明显优于θ影射法。同时,给出了1040℃、不同应力及137Mpa、不同温度条件下,修正θ影射方程中各参数的关系表达式。这些表达式广义上均为线性,从而能够确保蠕变寿命预测的精度。 在蠕变寿命预测方面,θ影射法比较适合蠕变特性为稳态蠕变时间较长,加速蠕变时间较短的合金;而修正θ影射法则更适合稳态应变量较小,加速蠕变阶段应变量较大的合金。在相同条件下,修正θ影射法与θ影射法相比,减少了一个待定参数,不仅减少了计算量,而且避免了因参数误差对预测精度的影响。


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