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粉末高温合金高温疲劳寿命模型研究

胡绪腾  
【摘要】:粉末高温合金较传统铸、锻高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高、抗疲劳抗蠕变性能好等优点,粉末冶金涡轮盘在国外先进航空发动机中获得广泛应用。我国自上世纪 70 年代末开始粉末冶金涡轮盘的研制。经过多年的努力,已研制成功第一代粉末高温合金 FGH95,并率先应用于国产某涡轴发动机的涡轮盘。为保证粉末高温合金构件的安全性、可靠性和耐久性,本文开展了粉末高温合金蠕变疲劳寿命的研究工作。 综述了蠕变疲劳裂纹起始寿命预测方法的发展,概述了粉末高温合金材料的蠕变疲劳寿命研究概况和寿命预测方法。 提出了 B-P 本构模型材料参数估计的新方法,算例分析表明,该新方法提高了参数估计的精度和效率。 对粉末高温合金材料的蠕变疲劳寿命预测模型进行了比较深入的研究。提出了应变范围区分法和总应变范围区分法的材料参数估计方法和相应的材料试验方案,编写了上述两种方法的材料参数标定程序和寿命预测程序。通过对Rene95 材料蠕变疲劳试验数据的分析,表明:应变范围区分法不适用于高强度、低延性的高温合金材料,而总应变范围区分法提高了寿命预测的精度,有值得进一步推广的价值。 在上述研究的基础上,针对高强度、低延性材料非弹性应变范围小、难以区分的特点,提出了一种修正的应变范围区分法,并在此基础上推导了修正的总应变范围区分法,Rene95 材料数据的初步验证表明本文提出的修正方法可提高蠕变疲劳寿命预测的精度,可望推广应用于国产同类粉末高温合金 FGH95 材料。 本文的工作为进一步深入开展粉末冶金涡轮盘的高温疲劳寿命研究打下了基础。


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