航空航天用718镍基高温合金的高周疲劳性能

航空航天用718镍基高温合金的高周疲劳性能

一、航天用718镍基高温合金的高周疲劳特性(论文文献综述)

周文[1](2021)在《激光冲击处理GH3039高温合金表面完整性研究》文中提出镍基高温合金具有优异的力学性能、良好的抗氧化和耐腐蚀性能,广泛应用于航空发动机的导向器、燃烧室以及涡轮增压器等热端部件的生产制造。随着现代航空发动机载重能力的不断提升,发动机热端部件的工作环境将更加恶劣,极易产生腐蚀、磨损、疲劳断裂等失效问题,严重影响飞机的飞行安全。激光冲击处理(Laser Shock Peening,LSP)作为一种新型的表面改性技术,利用激光诱导产生的冲击波引发材料剧烈的塑性变形,从而显着提升材料的机械性能,延长材料的服役寿命。本文以GH3039高温合金为研究对象,通过对材料进行激光冲击处理,开展了摩擦磨损、力学性能及疲劳等试验,研究了激光冲击处理对GH3039高温合金表面性能、摩擦学性能、力学性能以及抗疲劳性能的影响,为激光冲击处理技术在航空发动机领域的工业应用提供理论基础。本文主要研究工作及结果如下:利用Procudo(?)200型激光喷丸系统对GH3039高温合金进行激光冲击处理,研究了不同次数的激光冲击处理对GH3039高温合金表面粗糙度、显微硬度、残余应力等表面性能的影响。试验结果表明:三次激光冲击处理后试样表面粗糙度由Ra0.0372μm增加至Ra0.0778μm,随着激光冲击次数的增加,试样表面的粗糙度增大;三次激光冲击后试样表层显微硬度由252HV提升至353HV,随着激光冲击次数的增大,试样表面的显微硬度和形变硬化层深度随之增大;未冲击试样表面的残余应力为55MPa,三次激光冲击试样表面的残余压应力达到-485MPa,随着激光冲击次数的增加,试样表面的残余压应力和残余压应力层深度不断增大;激光冲击前后合金的物相组成未发生改变,冲击影响区晶粒尺寸明显细化,近表层产生大量的位错缠结,部分区域出现纳米晶粒。采用UMT-2MT型摩擦磨损试验机对GH3039高温合金开展摩擦磨损试验,研究了激光冲击处理对GH3039高温合金摩擦磨损性能的影响。试验结果表明:GH3039高温合金的磨损行为主要是磨粒磨损,同时伴有粘着磨损和氧化磨损。未冲击试样的平均磨损率为0.852×10-6mm3·s-1·N-1,而三次冲试样的平均磨损率为0.182×10-6mm3·s-1·N-1,激光冲击试样的磨损率小于未冲击试样。随着激光冲击次数的增加,试样的磨损率逐渐减小。激光冲击处理诱导的晶粒细化与形变强化是试样耐磨损性能提升的主要原因。结合激光冲击处理对GH3039高温合金表面性能的研究结果,优化激光冲击工艺参数。根据优化的激光工艺参数对GH3039高温合金进行冲击处理,开展了室温拉伸和高温拉伸试验,研究了激光冲击处理对GH3039高温合金力学性能的影响。试验结果表明:室温条件下试样经激光冲击处理后平均抗拉强度由817.3MPa提升至905.8MPa,延伸率由22.7%降低至16.5%;高温环境中试样经激光冲击处理后平均抗拉强度由642.3MPa增至697.2MPa,延伸率由53.1%减小到31.7%。激光冲击处理提升了GH3039高温合金在室温及高温环境下的抗拉强度,同时也降低了其延伸率。断口分析表明,高温导致材料出现软化,试样断口的韧窝尺寸增大且尺寸变化幅度大,试样经激光冲击处理后断口表面的韧窝尺寸减小且分布更加均匀。利用MTS Landmark 370.10液压伺服疲劳测试系统对GH3039高温合金开展疲劳试验,研究了激光冲击处理对GH3039高温合金疲劳性能的影响。研究结果表明:未冲击试样的平均疲劳寿命为27633周次,激光冲击试样的平均疲劳寿命值达到83266次,增长约201.3%。激光冲击处理显着改善了GH3039高温合金的疲劳性能。断口分析表明,冲击试样在疲劳裂纹扩展区的疲劳辉纹间距由1.16μm减小到0.42μm,疲劳辉纹间距的降幅达到63.7%。冲击试样的疲劳辉纹间距减小,表明激光冲击处理降低了GH3039高温合金的疲劳裂纹扩展速率,从而提高了GH3039高温合金的疲劳寿命。数理统计分析表明,激光冲击处理对GH3039高温合金的疲劳寿命产生了显着影响。激光冲击处理后GH3039高温合金抗疲劳性能的提高归因于试样表面残余拉应力的消失和表层微观结构的改变。

闫步云[2](2021)在《电火花加工镍基合金表面性质及热影响层研究》文中研究指明在电火花加工过程中,工具电极与工件之间等离子体通道的高温会对工件表面材料进行熔化去除和部分汽化去除。在电火花加工过程中高温的作用下,工件表面会形成由两层不同性质金属组成的变质层,处于外层的变质层金属被称为熔化凝固层(也被称为重铸层),熔化凝固层是加工过程中被高温熔化的材料重新凝固在工件表面的一层较为疏松的材料。处于里层的变质层金属被称为热影响层,热影响层是工件表面没有熔化或汽化但在高温影响下发生了材料特性变化的金属。变质层的存在会对工件的使用性能产生影响,因此有必要对变质层的厚度进行探究,以便在后续工作中进行去除。在前期的工作中已经进行了不同电极材料、不同电参数条件下的电火花加工镍基合金的实验,而本文的主要内容是对包括熔化凝固层和热影响层在内的变质层厚度进行探究,同时对电火花加工后工件的表面特征与电参数的关系进行研究。本文首先对电火花加工后工件表面的熔化凝固层厚度进行了测量,测量结果表明,利用黄铜对镍基合金GH4169进行电火花加工,粗加工条件下工件表面熔化凝固层厚度的最大值为31.17μm,精加工条件下工件表面熔化凝固层厚度的最大值小于5μm。另外,由于熔化凝固层的表面特征代表了电火花加工后工件的表面特征,本文也研究了不同电参数对熔化凝固层的表面粗糙度、表面形貌等表面特征的影响规律。为了探究电火花加工后工件表面热影响层的厚度,本文对经过电火花加工的镍基合金的亚表面进行了金相观察,观察结果表明,只有在长期非正常放电条件下的电火花加工后,镍基合金工件表面才会出现明显的晶粒细化现象。在正常放电条件下的电火花加工后,即使是在本文最大加工能量条件下,镍基合金工件亚表面晶粒尺寸与基体金属晶粒尺寸也没有明显区别。为了对电火花加工后镍基合金热影响层的厚度进行估算,本文根据热传导理论,建立了电火花加工镍基合金GH4169亚表面温度分布仿真模型,分别获得了电火花加工镍基合金GH4169在粗、精加工条件下可能发生高温性能变化的表层金属厚度的上限值:粗加工条件下可能发生高温性能变化的表层金属厚度值小于8μm,精加工条件下可能发生高温性能变化的表层金属厚度值小于2.5μm。

谭科杰[3](2021)在《涂层及恢复热处理对单晶高温合金组织及性能的影响》文中指出本文以第四代单晶高温合金用高温防护涂层为研究背景,通过研究涂层对单晶基体的高周疲劳行为和抗氧化行为的影响以及恢复热处理工艺对损伤态高温合金的修复效果,系统地分析了涂层在热力耦合条件下对第四代单晶高温合金微观组织、元素分布和高周疲劳行为的影响。对PtAl扩散涂层和两种成分的MCrAlY包覆涂层进行了 1140℃/200h的恒温氧化实验。结果表明:PtAl、NiCoCrAlYSiHf、NiCoCrAlYSi涂层样品均表现出了优异的抗氧化性能。其中,抗氧化性能排序为:PtAl涂层样品>NiCoCrAlYSiHf涂层样品>NiCoCrAlYSi涂层样品,组织稳定性排序为:NiCoCrAlYSi涂层样品》PtAl涂层样品>NiCoCrAlYSiHf涂层样品。在PtAl涂层中,Al含量相对较高,因此具有优良的抗氧化性能,但较高的Al元素会导致涂层与基体间的互扩散行为也更为严重,样品内部形成了大量的TCP相;MCrAlY涂层的高温氧化行为和互扩散行为受到其元素成分的影响,Hf元素的添加提高了氧化膜与涂层之间的结合力,从而提升了 NiCoCrAlYSiHf涂层的抗氧化性,但由于NiCoCrAlYSiHf涂层中含有较多的Cr元素,因此在NiCoCrAlYSiHf涂层样品的基体中析出了大量的TCP相。此外,在相同Al含量的情况下,Al元素扩散通量的差异会影响基体中γ’相的体积分数。与γ相相比,难熔元素在γ’相中的溶解度更低,因此γ’相体积分数提高会导致TCP相的析出倾向更大。对单晶高温合金薄板样品进行了 760℃和900℃下的高周疲劳实验。结果表明:温度、应力幅和样品厚度对单晶合金疲劳过程中的裂纹扩展行为影响较小,裂纹主要沿[111]面扩展,形成与应力轴呈40-60°夹角的断面,但在不同温度和应力幅下,样品裂纹源的萌生机制有所不同。在900℃下,当应力幅较低时,实验时间较长,基体表面发生氧化,局部区域强度下降,产生应力集中,最终导致样品断裂;当应力幅较高时,样品内部产生滑移带,滑移带移动到样品表面后形成的滑移台阶是裂纹源萌生的主要区域。此外,在高应力幅下被破坏的γ/γ’结构同样容易成为疲劳裂纹源。温度降低至760℃后,样品的疲劳强度降低,这与在该温度下样品的强度较低有关。在760℃下,样品只在断口附近发生氧化,样品表面氧化程度较轻,裂纹源的形成与应力作用下样品表面形成滑移台阶有关。对施加NiCoCrAlYSi涂层、NiCoCrAlYHf涂层和PtAl涂层的样品进行了高周疲劳实验。结果表明:三种涂层均小幅度降低了合金的高周疲劳性能,主要是因为在疲劳循环初期,涂层表面形成裂纹。裂纹扩展至基体后,基体发生氧化,导致局部强度下降,形成应力集中,产生滑移带及沿着滑移带方向的二次裂纹,二次裂纹扩展导致样品沿[111]面发生断裂。涂层样品裂纹的扩展行为与基体样品相似,即涂层的施加会影响疲劳裂纹源的萌生机制,从而降低了合金的疲劳性能,但对裂纹的扩展行为影响不大。NiCoCrAlYSi涂层施加后形成的影响区(互扩散区和二次反应区)深度不受薄板厚度的影响。因此,随着基体厚度的增加,影响区的相对比例降低,从而降低了涂层对样品的疲劳性能的影响;实验温度升高,NiCoCrAlYHf涂层样品的疲劳性能提高是因为基体强度随温度升高后提高。与两种MCrAlY涂层样品相比,在760℃和900℃下,PtAl涂层与基体的氧化较为严重,氧化物的形成会将涂层拱起,并同样在基体内形成滑移带和二次裂纹导致样品断裂失效。两个温度下,样品内部发生了相同程度的氧化的主要原因是温度对PtAl涂层样品影响较小。对蠕变损伤后的单晶高温合金样品进行了恢复热处理。结果表明通过恢复热处理工艺,可以简单有效的将损伤后的γ’相恢复至标准的立方状,消除基体内部的位错网,将样品的蠕变性能恢复至初始状态,从而提高了样品的总蠕变寿命。恢复热处理可以使蠕变过程中产生的再结晶晶界变得更为平直,但再结晶晶粒尺寸较小,因此对合金性能的影响较小,此外样品内γ’相的形态只与Al元素含量有关,不受再结晶的影响。

宋宗贤[4](2021)在《基于SLM成形的Inconel718镍基高温合金超高周疲劳断裂机理研究》文中研究说明镍基高温合金是高温合金重要组成部分,在650~1000℃范围内具有较高的高温强度、耐腐蚀性能和优异的高温抗疲劳性能。Inconel718高温合金具有更加良好的高温性能,SLM技术特别适合成形形状复杂的航空高温合金零部件,因此,进行基于SLM成形的Inconel718镍基高温合金超高周疲劳断裂机理研究,对促进Inconel718镍基高温合金的工程应用具有重要意义。本文以SLM成形Inconel718高温合金为研究对象,从影响材料疲劳性能的微观组织、显微硬度及拉伸强度等因素出发,采用OM、SEM和EBSD等先进材料分析手段,观测了SLM成形及锻造IN718高温合金的微观组织、晶粒尺寸、析出相分布和形态、高角度晶界等;进行了SLM成形及锻造IN718试件室温及高温的超声疲劳试验,分析了疲劳断裂特性,探讨了高温试件内部缺陷及微观组织不连续对其疲劳行为的影响。研究结果表明,(1)SLM试样比锻造试样的晶粒尺寸更大且更不均匀。SLM合金晶界处有大量的Laves及δ相,微观组织为大量细小的胞状晶结构,且具有较少的高角度晶界。热处理后SLM成形试样的硬度显着提高,且纵向截面比横向截面的硬度要高。SLM成形试样在室温及高温下的抗拉强度均高于锻造试样,但延伸率较低。(2)常温下,SLM与锻造合金的S-N曲线均呈现“阶梯状”,且SLM成形试样的裂纹萌生位置与疲劳寿命明显相关,当寿命在105-107周次之间时,裂纹均萌生于表面,超过107周次时大多萌生于内部。SLM成形试样起裂于表面的断裂失效模式均为表面滑移,而起裂于内部的裂纹源均为圆形匙孔。锻造试样试样裂纹萌生的模式为表面滑移、表面解理及内部解理。(3)高温下,SLM试样的S-N曲线呈现“双线形”,锻造试样的S-N曲线呈现“阶梯状”。SLM成形及锻造试样的裂纹萌生的位置均与寿命相关,SLM试样寿命在108周次以下时,裂纹主要萌生于表面,超过108周次时,主要萌生于内部;而锻造试样寿命在105-107周次之间时裂纹均萌生于表面,超过107周次时均萌生于试件内部。当寿命小于108周次时,SLM和锻造试件的疲劳性能相似;当寿命在108周次以上时SLM试样的疲劳性能要稍差一些,且裂纹源头为内部缺陷和微观组织不连续区域。锻造试样在高温疲劳过程中晶界处析出了更多的Laves和δ相作为潜在的疲劳裂纹源,同时具有更多的大角度晶界和孪晶界,减缓了微裂纹的扩展,因此高温下超高周疲劳阶段锻造试样比SLM试样的疲劳性能略好一些。(4)SLM成形合金,寿命在108周次以下时室温与高温具有相似的疲劳性能;在108周次以上时,常温比高温疲劳性能要好,且随着寿命的增加差异越明显。高温环境对SLM成形IN718合金疲劳性能的影响主要通过以下途径:晶界上形成的δ相和Laves相造成晶界脆化,导致更容易产生沿晶断裂;碳化物及氧元素会促进裂纹源形成,加速裂纹扩展,甚至引发二次裂纹形成;高温下微观组织不连续主导了超高周疲劳阶段的疲劳行为。

华杨[5](2020)在《高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究》文中研究说明高温合金GH4169是制作航空发动机高压涡轮盘的关键材料,而航空发动机长期服役于高温、高压、高转速以及高交变负载等工况下,涡轮盘构件的表面完整性影响服役环境下构件的疲劳寿命。残余应力是评价表面完整性特征关键指标,其性质和大小影响零件的疲劳性能。因此,本文针对涡轮盘等关键构件长服役寿命需求,开展GH4169车削-低塑性滚压组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究,揭示GH4169车-滚组合加工试样的疲劳特性,为GH4169零件疲劳寿命提高及预测提供理论依据和技术支持。通过建立刀尖圆弧半径与未变形切屑形状的几何模型,揭示刀尖圆弧半径对GH4169车削试样表面残余应力的作用机理;利用X射线衍射原理基于cosα法建立GH4169车削试样应力强度因子幅值预测模型,揭示残余正应力和残余剪切应力对应力强度因子幅值的作用机理;对比分析GH4169车-滚组合加工试样疲劳寿命,阐明影响GH4169组合加工试样疲劳寿命的最显着因素,提出GH4169车-滚组合加工表面材料改性的力学响应和演变模型,实现残余应力的优化与定量控制。首先,研究车削加工参数对GH4169试样表面残余应力的作用机理。通过分析GH4169车削过程中切削力、切削温度的变化以及试样加工表面材料相变,探究影响GH4169车削过程中残余应力产生的主导因素;建立刀尖圆弧半径与未变形切屑形状的几何模型,探究刀尖圆弧半径对试样表面残余应力的作用机理。结果表明:车削速度为50~80 m/min,进给量为0.075~0.15mm/rev时,GH4169试样表面材料未发生相变,即局部金相组织的体积未发生变化,表明了试样加工表面没有产生因相变引起的残余应力。车削速度提高使车削表面温度增加,而切削力和试样表面残余拉应力值并未随之增加,表明了切削力是影响试样加工表面残余应力产生的主导因素;刀尖圆弧半径增加,则切削刃角度和最大切屑厚度减小,导致加工表面压缩塑性变形增加,因而试样表面残余拉应力增加。其次,研究了 GH4169车削表面残余应力对裂纹尖端应力强度因子的作用机理。利用X射线衍射原理基于cosα法提出残余剪切应力的计算公式,考虑残余正应力和残余剪切应力的影响建立裂纹源区裂纹尖端应力强度因子幅值模型,预测考虑残余正应力和残余剪切应力影响的裂纹尖端应力强度因子幅值并进行验证,揭示残余正应力和残余剪切应力对裂纹尖端应力强度因子幅值的作用机理。结果表明:沿单一方向的表面残余应力不是评估GH4169试样疲劳寿命的合适指标,考虑残余正应力和残余剪切应力计算的等效应力是评估GH4169试样疲劳寿命的合适指标。等效应力降低5.2%,试样疲劳寿命增加39.4%;考虑残余剪切应力所计算的△K值与GH4169疲劳裂纹扩展门槛值△Kth具有一致性,而未考虑残余剪切应力的Moussaoui模型计算的△K值比门槛值△Kth高30%~37%。然后,通过研究不同车-滚组合加工工艺条件下GH4169表面粗糙度、显微硬度及残余应力的变化,表明滚压力对试样表面完整性特征的影响规律;根据高压涡轮盘疲劳失效特点,对试样进行低周疲劳试验,探究影响车-滚组合加工试样疲劳寿命的最显着因素;基于疲劳试样的宏、微观断口特征分析,探究车-滚组合加工试样低周疲劳裂纹萌生机制,获得车-滚组合加工试样的低周疲劳特性。结果表明:滚压力对最小主残余应力影响最大,其次是表面粗糙度,对显微硬度影响不显着。最小主残余应力是影响车-滚组合加工GH4169试样疲劳寿命的最显着因素。车削加工试样疲劳裂纹萌生于表面“剥落或凹坑”,而滚压加工试样疲劳裂纹萌生于表面“小斑块”,滚压过程中表面材料塑性流动行为不充分,形成残留的微小“斑块”;滚压加工试样裂纹扩展率比车削加工试样降低了 23.0%~38.7%,这表明滚压加工产生的残余压应力延缓了裂疲劳纹的扩展速度并延长试样疲劳寿命。最后,基于赫兹点接触理论建立滚压加工表面应力计算模型;考虑车削加工引起的初始残余应力,利用应力叠加原理构建等效应力计算模型;根据每道加工工序的独立“加载-卸载”闭环效应,考虑高温合金GH4169材料的各向同性硬化和随动硬化特性提出车-滚组合加工表面材料改性的力学响应和演变模型,揭示车削加工引起的初始残余应力和滚压参数对高温合金GH4169车-滚组合加工表面残余应力的作用机理。结果表明:未考虑车削加工引起的初始残余应力影响时,残余应力理论预测值远低于实测值。当考虑初始残余应力的影响时,残余应力计算值与实测值相吻合,这表明上道工序引起的初始残余应力直接影响下道工序产生的残余应力;考虑材料的各向同性-运动硬化特性时,残余应力理论预测值与实测值更接近;滚压力增加,接触中心最大压力P0增加,接触区域塑性半径增大,使表面残余压应力值增加;滚压球直径增加,接触中心最大压力P0减小,导致表面残余压应力值减小;与滚压力相比,滚压球直径对表面残余压应力值和残余压应力影响层深度的影响更显着;滚压力和滚压球直径均对残余压应力峰值影响不显着。

张杰[6](2020)在《激光增材再制造Inconel 718合金的组织与性能研究》文中指出Inconel 718高温合金具有良好的抗腐蚀、抗氧化、抗疲劳和抗蠕变等性能,是能源动力、航空航天、石油化工和核电等工业领域不可或缺的重要结构材料。由于Inconel 718合金的服役环境较为恶劣,不可避免由于各种原因造成损伤,带来巨大的能源和经济损失。激光增材再制造技术由于具有能量输入可控、变形量小以及工艺可靠性高等特点,在解决高价值零部件的再制造问题上表现出良好的应用前景。因此,本论文以Inconel 718合金高温部件服役损伤后的快速响应高性能修复需求为研究背景,针对激光增材再制造Inconel 718合金的修复成形规律、热处理机制、界面热影响区控制以及后续热腐蚀机制展开研究,为Inconel718合金零件的高性能修复提供理论基础。本研究工作主要围绕以下几个方面开展:一是激光增材再制造修复层特征尺寸的模型预测和参数优化,获得工艺参数与修复层几何特征的关系模型;二是激光增材再制造Inconel 718合金组织特征及热处理强化机制,着重分析Laves相的溶解机制和δ相的转变机制;三是Inconel 718合金激光增材再制造修复界面特征及力学性能分析,揭示能量输入以及热处理制度对修复界面组织和性能的影响规律;四是激光增材再制造Inconel 718合金高温热腐蚀机制及修复件在模拟熔盐中的力学演变行为研究。本文取得的主要结论如下:(1)利用响应面法构建了再制造工艺参数与修复层特征尺寸之间的回归模型,可快速预测激光增材再制造Inconel 718合金的成形尺寸,最大误差小于8.46%。基于此模型,以稀释率最小和宽高比大于5为目标进行工艺优化,获得激光增材再制造Inconel 718合金的优化工艺参数。(2)通过对修复层组织进行不同热处理工艺研究,获得了激光增材再制造Inconel 718合金热处理过程中的组织变化和沉淀相的析出/溶解机制。固溶处理后修复态试样发生再结晶现象,晶粒细化,但是存在不均匀现象。同时,枝晶间的Laves相逐渐消除,且固溶温度越高,溶解速度越快,越有利于后期时效过程中γ"和γ′强化相的均匀析出。在800℃进行δ时效处理过程中,母材和修复区中的δ相析出形貌和规律有所差别,修复层中的δ相主要通过切变方式在Laves相周围γ"相密排面层错的基础上形核,并沿着γ"的密排方向不断长大,呈细针状析出;而母材中的δ相优先在晶界部分发生形核长大,最终在晶粒内平行式生长。虽然时效处理能够有效提高修复区和母材的显微硬度及抗拉强度,但是随着时效时间的持续增加,硬度及力学性能均呈现下降趋势;此外,不同时效处理后修复件的拉伸断裂部位均位于修复区,断口整齐,呈典型的脆性断裂。(3)根据实际需要,修复件可选用直接时效处理和低温固溶时效热处理用于后续强化。直接时效处理后,其显微组织与修复态组织相似,Laves相少量溶解且周围析出大量γ"和γ′强化相,而低温固溶时效处理后,其组织明显细化,除析出γ"和γ′强化相外,晶界处也析出少量δ相。垂直扫描方式修复条件下,修复态修复件的室温拉伸强度为762.03 MPa,经过直接时效处理和低温固溶时效热处理后,修复件的室温拉伸强度分别可达到1076.85 MPa和1174.10 MPa,分别提高了41.3%和54.1%。(4)修复区与母材过渡区的组织与性能研究表明,修复区到母材之间的元素分布均匀,不存在宏观偏析,但是显微硬度存在明显过渡;修复界面热影响区内晶粒明显粗化同时部分析出相发生溶解,且热输入量越大该区域面积越大。与修复态和直接时效态相比,经过低温固溶时效热处理后的修复界面发生部分再结晶现象,同时热影响区晶粒有所长大;直接时效和低温固溶时效能够有效改善修复区界面处的显微硬度分布,使得热影响区的显微硬度与母材相当;修复态试样、直接时效态试样以及低温固溶时效态试样的平均界面剪切强度分别为608.87MPa、893.27 MPa和948.82 MPa。(5)在650℃情况下,对Inconel 718合金进行高温循环热腐蚀性能测试。热腐蚀试样横截面的分析结果表明,Inconel 718合金的热腐蚀产物有两层,最外层主要由Ni Cr2O4、Ni V2O6、Fe3O4、Cr2O3等氧化物组成,内层主要由Ni3S2组成。不同热处理状态下Inconel 718合金的热腐蚀性不同,高温固溶时效态试样的热腐蚀性能优于直接时效态试样,而直接时效态试样的热腐蚀性能优于修复态试样。根据热腐蚀试验结果分析,不同热处理状态的Inconel 718合金在熔融盐中的热腐蚀机制属于硫化氧化型,这与S和O元素的扩散行为有关。

叶晨骏[7](2020)在《带凹坑缺陷的高温合金建模模拟法》文中研究指明航发涡轮盘是发动机的主要零部件,它的工作环境十分恶劣,转速在10000-20000rpm左右,工作温度往往大于500摄氏度直至800-900摄氏度,与此同时承受着很大的应力,其应力值往往高达500多MPA。在这种情况下,涡轮盘的在存在损伤缺陷的情况下,其疲劳寿命会受到较大的影响。因此需要在检查后进行及时的修复。研究带凹坑缺陷的疲劳寿命有助于完善对涡轮盘剩余寿命的评估流程,对将来国产发动机的经济性和安全性能的提升有所帮助。本文主要研究带凹坑缺陷的Inconel 718应力集中情况疲劳寿命,通过对带有凹坑缺陷的该材料的平板进行建模并进行有限元分析,对带有不同大小凹坑的平板以及不同凹坑板厚比的平板的分析,得出一个在一定范围内凹坑缺陷应力集中情况的初步分析和结论。之后对于数个实际缺陷疲劳试验的情况,使用其数据与建模模拟所得数据进行对并,并分析主要缺口敏感系数和疲劳强度衰减情况。本文主要分析结果如下,分析所得,应力集中主要出于凹坑缺陷底部以及两端,在文中模拟的0.5-2mm半径的凹坑缺陷情况下,应力集中系数随着凹坑的变大以及凹坑深度变大而变大。当凹坑半径与板厚比值小于15%时应力集中系数基本不变,当比值大于15%时会先平缓上升,再突变快速增加。即使是较小凹坑,在零件厚度较小时也能造成很大的应力集中现象,在判定损伤情况时,要对凹坑缺陷大小和缺陷处零件的厚薄程度进行一定的综合考量。对于循环特征值R=-1时,该材料疲劳缺口系数在应力集中系数小于3时,在文中模拟的凹坑缺陷情况下疲劳应力集中系数与应力集中系数满足线性关系,与材料手册上的缺口型缺陷真实实验数据有15%左右的差别。而引入hypermesh的前处理流程自动化建模,可以大大减少反复建模划分网格,材料属性赋值,载荷情况和疲劳模拟参数等卡片的建立与修改的前处理时间,提高网格划分准确性,对凹坑尺寸缺陷的分析节约了大量的时间。

霍萧冉[8](2020)在《Incoloy 825镍基高温合金疲劳-蠕变交互作用行为研究》文中认为Incoloy 825镍基高温合金具有优良的力学性能、抗氧化及耐腐蚀性能,广泛用于航空航天、燃气轮机和核电行业。然而,作为高温部件用材料,需承受各种复杂的工作条件,疲劳-蠕变交互作用是其使用期间主要的失效形式之一。本文通过控制外加总应变幅值,对Incoloy 825镍基高温合金在650°C以及引入拉伸应变保时、压缩应变保时和拉伸-压缩应变保时循环条件下的疲劳-蠕变交互作用行为进行了研究,探讨了合金的循环应力响应行为、疲劳-蠕变寿命行为及循环应力-应变行为,并确定了相应的应变疲劳参数。同时,藉助透射电子显微镜(TEM)及扫描电子显微镜(SEM)观察并分析了合金疲劳-蠕变交互作用变形后的位错亚结构和断口形貌,以期为该合金工程构件的抗疲劳-蠕变失效设计提供可靠的理论依据。疲劳-蠕变交互作用实验的结果表明:Incoloy 825镍基高温合金在拉伸应变保时循环变形过程中表现为循环硬化或先循环硬化后循环软化或循环稳定的循环应力响应行为;在压缩应变保时循环变形条件下,合金表现为循环硬化行为或先循环硬化后循环稳定行为;在拉伸-压缩应变保时循环变形条件下,合金呈现为循环硬化或先循环硬化后循环稳定行为。当外加总应变幅相同时,合金的寿命在压缩应变保时循环时最长,拉伸应变保时循环时次之,而拉伸-压缩应变保时循环时最短。在所有应变保时循环波形下,合金的塑性应变幅和弹性应变幅度与载荷反向周次之间的关系均呈现为线性行为,并可分别用Coffin-Manson和Basquin公式来描述。利用透射电子显微镜及扫描电子显微镜针对不同加载条件下的合金疲劳-蠕变交互作用变形后的组织结构及裂纹萌生与扩展方式进行的观察与分析结果表明:合金的主要变形机制为平面滑移,在变形后的合金中可观察到位错阵列、位错缠结、位错墙等位错组态;疲劳-蠕变交互作用加载条件下,裂纹的萌生与扩展均为穿晶型。

万宏远[9](2020)在《选区激光熔化成形Inconel 718合金组织结构与力学行为研究》文中提出选区激光熔化成形(Selective laser melting,SLM)技术因具有高度自由化设计、个性化定制、复杂形状零部件一体化成形以及研发市场化周期短等优势,近年来受到了航空航天、能源、生物医用、交通运输等领域的广泛关注。然而,欲实现SLM技术从研发真正走向市场化应用,仍然存在许多关键性的问题有待被解决。本论文以SLM技术制备的燃气轮机叶片用Inconel 718合金为研究对象,围绕SLM成形制备、后处理以及合金部件认证评价整个过程中涉及的若干共性科学问题开展了相关研究。本研究对于澄清SLM成形工艺-组织结构-力学性能间关系、探索合金力学性能优化策略以及建立合金部件力学性能认证评价标准具有重要理论意义和实际参考价值。论文获得如下主要结果:1.考察了两类扫描方式(同层往复扫描、相邻层旋转0°(SSX)和90°(SS XY))对SLM成形Inconel 718合金组织结构和室温力学性能的影响。发现在固定的激光束能量密度(74.2 J/mm3)下,通过将扫描方式由相邻层旋转0°变为90°,可使合金由弱的晶体学织构转变为强的立方织构,其原因在于扫描方式改变了胞状枝晶生长行为和竞争晶粒生长机制,并提出了胞状枝晶生长方向的角度判据:0°≤θ≤54.7°。此外,通过调控扫描方式,可以在不显着降低合金拉伸塑性的情况下,有效提升合金的室温拉伸强度和疲劳强度。2.考察了两类扫描方式制备的SLM成形Inconel 718合金室温拉伸性能各向异性行为。研究发现,两类合金的屈服强度均表现出明显的各向异性行为,这主要是由合金在平行和垂直于打印方向上残余应力的非均匀分布所造成的;相比于SS XY试样,仅SS X试样表现出加工硬化各向异性行为。基于等应力-等应变模型,建立了 SS X试样内部双模态晶粒结构间塑性变形非均匀程度与相对晶粒尺寸大小以及相对晶体学取向差之间的函数关系,认为SS X试样加工硬化各向异性行为主要受控于两类晶粒晶体学取向所决定的相对开动的滑移系数目。3.设计了三种针对SLM成形Inconel 718合金新的热处理工艺,考察了其引入的不同微观组织结构对合金拉伸及疲劳性能的影响。结果表明,热处理后合金的拉伸强度和疲劳性能均显着提升,这主要得益于Laves相的溶解以及大量γ"相的析出。此外,通过调控合金内部针状δ相的大小和分布,可以实现合金更加优异的强塑性匹配和高的疲劳抗力,在δ相体积分数基本相当的情况下,针状δ相之间间距越小,其对加工硬化率的贡献越显着;纳米尺度的针状δ相能够有效阻碍位错运动,且即使发生断裂,所形成的微裂纹也不易发生扩展,从而提高了合金的疲劳开裂抗力。4.考察了厚度在0.1毫米至1毫米范围内的SLM成形Inconel 718合金试样的室温拉伸及疲劳性能尺寸效应。定义了能够反映SLM成形合金组织结构特点的“组织结构单元”,发现随试样厚度与“组织结构单元”尺寸比值(t/d)减小至1以下时,应变局部化行为的转变是导致试样发生过早颈缩且拉伸塑性显着下降的主要原因。初步建立了适用于预测SLM成形小微样件疲劳极限的概率统计模型,并提出了小微样件用于SLM成形合金室温力学性能测试评价时的可靠性判据:t/d≥4,且该判据对于薄壁件最小特征壁厚的选择具有重要理论参考。5.考察了表面粗糙度和打印厚度对厚度在毫米尺度范围的SLM成形Inconel 718合金试样650℃下疲劳性能的影响规律。结果表明,合金在经过表面机械磨抛处理后,其疲劳强度提升约50%。对于表面未处理态试样,较薄试样表现出更长的疲劳寿命,而表面处理态试样的疲劳寿命则表现出完全相反的趋势。有限元模拟结果显示,当表面缺陷深度小于200 μm时,缺陷形状相对于缺陷深度对于合金疲劳性能的削弱效应更加显着,弹性应力集中因子和缺陷深度的疲劳服役安全阈值分别为2和50 μm。

张露[10](2020)在《高压压气机转子叶片振动特性及疲劳性能分析》文中指出压气机是以叶片为主要工作部件,通过转子轴带动转子叶片高速旋转,对流道内气体做功,将输入的机械能转化为气体内能,输出高温高压气体的一种叶轮机械。转子叶片是主要的做功部件,承受着很高的离心力、流体产生的气动力和来自机器其它部件的激振力,很容易发生故障。转子叶片的故障有裂纹、凹坑、豁口、缺角、掉块、断裂等,其中掉块与断裂的危害尤为严重。由于转子叶片处于高速旋转的工作环境中,掉块或断裂可能会沿切线飞出,击穿机匣,或者打伤同级或后级叶片,造成二次损伤,甚至切开油路导致起火,严重影响压气机正常运行。某燃机高压压气机末级叶片在运行过程中多次发生掉块故障,本文通过有限元分析对该叶片进行了系统的强度与振动特性分析,结合燃机实际运行情况,确定叶片所受周期性激振力,绘制了坎贝尔图,发现工作转速下该级叶片受到前面一级静叶的尾流激励引发双扭复合共振,造成叶片尾缘顶部断裂风险增加。为避免叶片掉角问题的发生,本文提出缺角加工的方案,并通过有限元分析进行了验证。对缺角叶片与不缺角叶片,施加相同的激振力对两种叶片进行频率响应分析,发现削角后叶片振动时最大振幅比故障叶片大,但是最大Von-Mises应力较故障叶片小。总之,工作转速下叶片可能会发生双扭复合共振,削角之后叶片在危险激励下最大振动应力相对减小。为提高叶片振动疲劳强度,工程上常采用叶片表面喷丸处理的方式。本文通过未喷丸和喷丸后叶片进行振动疲劳强度试验探究了叶片疲劳性能的改善效果。本试验主要对比了一阶横向弯曲振动下的疲劳寿命。通过S-N曲线发现在1×106循环基数左右的中寿命区未喷丸和喷丸处理后的叶片能够承受的最大应力水平相当,为740MPa左右。发现在长寿命区,与未喷丸叶片相比,喷丸处理的叶片能够承受更高的应力水平,且随着循环数提高,两者差值越来越大,在2×107循环基数下,喷丸处理的叶片中值疲劳强度比未喷丸叶片提高35.8%。由于喷丸处理后残余压应力的影响使得叶片抗弯能力提高,叶片振动疲劳强度有很大提高。综上,针对某燃机末级叶片实际工作中的掉角情况,本文对该叶片进行了系统的强度与振动特性分析,确定了叶片掉角是因为前面一级静叶的尾流激励引发高阶(双扭复合振型)共振造成叶尖尾缘疲劳断裂,提出了去角以避免断裂的方案并通过有限元分析进行了验证。为进一步提高叶片的疲劳寿命,本文通过实验研究了喷丸对叶片疲劳强度的影响,发现叶身表面的喷丸处理能够显着提高叶身的疲劳强度,为工程实践提供了有力支撑。

二、航天用718镍基高温合金的高周疲劳特性(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、航天用718镍基高温合金的高周疲劳特性(论文提纲范文)

(1)激光冲击处理GH3039高温合金表面完整性研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 高温合金概述
    1.3 表面完整性研究的意义
    1.4 激光冲击处理技术简介
        1.4.1 激光冲击处理技术基本原理
        1.4.2 激光冲击处理技术国内外发展及应用概况
    1.5 激光冲击处理镍基高温合金的研究现状
    1.6 选题意义与研究内容
        1.6.1 选题意义
        1.6.2 研究内容
第二章 试验材料及试验方法
    2.1 试验材料
    2.2 试验设备
        2.2.1 激光冲击处理设备
        2.2.2 疲劳与热拉伸试验设备
        2.2.3 摩擦磨损试验设备
    2.3 激光冲击工艺参数的选定
        2.3.1 约束层
        2.3.2 吸收层
        2.3.3 激光能量
        2.3.4 冲击次数
    2.4 分析仪器与观测方法
        2.4.1 表面形貌及粗糙度观测
        2.4.2 显微硬度观测
        2.4.3 残余应力测量
        2.4.4 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.5 微观组织观测
第三章 激光冲击处理对GH3039高温合金表面性能的影响
    3.1 试验过程
    3.2 试验结果与分析
        3.2.1 粗糙度及表面形貌
        3.2.2 显微硬度
        3.2.3 残余应力
        3.2.4 金相组织
        3.2.5 物相分析
        3.2.6 TEM分析
    3.3 本章小结
第四章 激光冲击处理对GH3039高温合金摩擦磨损的影响
    4.1 试验过程
        4.1.1 试样制备
        4.1.2 试验方法
    4.2 试验结果与分析
        4.2.1 摩擦系数与磨痕微观形貌
        4.2.2 磨损率和磨损量
    4.3 本章小结
第五章 激光冲击处理对GH3039高温合金力学性能的影响
    5.1 试验过程
        5.1.1 试样制备
        5.1.2 试验方法
    5.2 拉伸性能分析
        5.2.1 室温拉伸性能
        5.2.2 高温拉伸性能
    5.3 拉伸断口分析
    5.4 本章小结
第六章 激光冲击处理对GH3039高温合金抗疲劳性能的影响
    6.1 试验过程
        6.1.1 试样制备
        6.1.2 试验与方法
    6.2 抗疲劳性能研究
        6.2.1 疲劳寿命分析
        6.2.2 数理统计分析
        6.2.3 疲劳断口形貌分析
    6.3 分析与讨论
        6.3.1 残余压应力的强化机制
        6.3.2 晶粒细化的强化机制
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢

(2)电火花加工镍基合金表面性质及热影响层研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 选题依据
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究背景
    1.2 电火花加工技术介绍
    1.3 镍基高温合金Inconel718 加工性能简介
    1.4 电火花加工后工件表面性质
        1.4.1 熔化凝固层
        1.4.2 表面粗糙度
        1.4.3 残余应力与裂纹
    1.5 电火花加工热影响层研究现状
    1.6 论文的主要研究内容
2 电极振动电火花加工设备、控制程序及金相样品制备
    2.1 电极振动电火花加工设备
    2.2 电极振动电火花加工控制程序
    2.3 金相样品制备
        2.3.1 砂纸选择
        2.3.2 金相样品制备过程
    2.4 本章小结
3 电火花加工镍基合金的实验与表面性质研究
    3.1 电火花加工镍基合金的实验
        3.1.1 实验设计
        3.1.2 实验方案与结果
    3.2 电火花加工镍基合金的表面性质研究
        3.2.1 电火花加工镍基合金表面熔化凝固层观察
        3.2.2 电火花加工镍基合金表面粗糙度测量
        3.2.3 电火花加工镍基合金表面形貌观察
        3.2.4 电火花加工镍基合金表面放电凹坑深度测量
        3.2.5 电火花加工镍基合金单层金属去除时间的计算
    3.3 本章小结
4 电火花加工镍基合金的热影响层研究
    4.1 电火花加工镍基合金GH3600 的表面热影响层金相组织观察
    4.2 电火花加工镍基合金GH4169 的表面热影响层金相组织观察
    4.3 电火花加工镍基合金GH4169 的温度场仿真计算与分析
        4.3.1 材料性质
        4.3.2 模型建立与网格划分
        4.3.3 热载荷施加
        4.3.4 粗加工的热分析
        4.3.5 精加工的热分析
        4.3.6 工件表面高温影响区域疲劳寿命分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

(3)涂层及恢复热处理对单晶高温合金组织及性能的影响(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 镍基单晶高温合金的发展
    1.2 高温防护涂层的发展
        1.2.1 高温防护涂层概况
        1.2.2 Pt改性铝化物涂层
        1.2.3 MCrAlY包覆涂层
    1.3 高温合金的力学性能
        1.3.1 高周疲劳性能
        1.3.2 高温蠕变性能
        1.3.3 涂层对合金力学性能的影响
    1.4 修复处理对高温合金的影响
    1.5 本文研究目的和内容
第2章 实验材料及分析方法
    2.1 样品制备
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 合金制备及热处理
        2.1.3 MCrAlY涂层制备工艺
        2.1.4 PtAl涂层制备工艺
    2.2 实验方法
        2.2.1 恒温氧化实验
        2.2.2 高周疲劳实验
        2.2.3 高温蠕变实验
    2.3 组织结构表征方法
        2.3.1 X射线衍射
        2.3.2 扫描电子显微镜
        2.3.3 电子探针
        2.3.4 Image Pro Plus软件
第3章 单晶及涂层/单晶的高温氧化及互扩散行为研究
    3.1 引言
    3.2 实验方法
    3.3 实验结果与分析
        3.3.1 单晶合金的铸态和热处理态组织
        3.3.2 MCrAlY涂层/单晶合金的沉积态组织
        3.3.3 PtAl涂层/单晶合金的沉积态组织
        3.3.4 恒温氧化行为
        3.3.5 氧化过程中的表面组织演变
    3.4 讨论
        3.4.1 涂层/合金样品的恒温氧化行为
        3.4.2 MCrAlY涂层对组织的影响
        3.4.3 PtAl涂层对组织的影响
    3.5 本章小结
第4章 第四代单晶高温合金的高周疲劳行为
    4.1 引言
    4.2 实验方法
    4.3 实验结果与分析
        4.3.1 不同温度和不同厚度试样的S-N曲线
        4.3.2 薄板样品的高周疲劳行为
        4.3.3 薄板厚度对合金疲劳行为的影响
        4.3.4 实验温度对合金疲劳性能的影响
    4.4 讨论
        4.4.1 应力幅对单晶合金高周疲劳行为的影响
        4.4.2 厚度对单晶合金高周疲劳行为的影响
        4.4.3 温度对单晶合金高周疲劳行为的影响
    4.5 本章小结
第5章 MCrAlY涂层/第四代单晶高温合金高周疲劳行为
    5.1 引言
    5.2 实验方法
    5.3 实验结果与分析
        5.3.1 MCrAlY-A涂层样品高周疲劳行为
        5.3.2 MCrAlY-C涂层样品的高周疲劳行为
    5.4 讨论
        5.4.1 两种MC rAlY涂层对合金高周疲劳行为的影响
        5.4.2 厚度对MCrAlY-A涂层样品高周疲劳行为的影响
        5.4.3 实验温度对MCrAlY-C涂层样品高周疲劳行为的影响
    5.5 本章小结
第6章 PtAl涂层/第四代单晶高温合金高周疲劳行为
    6.1 引言
    6.2 实验方法
    6.3 实验结果与分析
        6.3.1 不同温度下薄板试样S-N曲线
        6.3.2 900℃下PtAl涂层样品的高周疲劳行为
        6.3.3 760℃下PtAl涂层样品的高周疲劳行为
    6.4 讨论
        6.4.1 PtAl涂层对单晶合金疲劳行为的影响
        6.4.2 实验温度对PtAl涂层样品高周疲劳行为的影响
    6.5 本章小结
第7章 恢复热处理对高温合金组织演变和性能的影响
    7.1 引言
    7.2 实验方法
    7.3 实验结果与分析
        7.3.1 铸态和标准热处理态组织形貌
        7.3.2 蠕变中断实验曲线
        7.3.3 恢复热处理前后内部组织形貌
        7.3.4 恢复热处理前后表面组织形貌
        7.3.5 恢复热处理对蠕变寿命的影响
    7.4 讨论
    7.5 本章小结
第8章 主要结论
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果
作者简介

(4)基于SLM成形的Inconel718镍基高温合金超高周疲劳断裂机理研究(论文提纲范文)

中文摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 IN718 镍基高温合金介绍
        1.1.1 镍基高温合金开发
        1.1.2 IN718 镍基合金应用
    1.2 SLM技术原理和工艺
        1.2.1 增材制造技术
        1.2.2 SLM技术成形原理
        1.2.3 SLM成形工艺
    1.3 镍基高温合金SLM技术研究进展
        1.3.1 国外研究进展
        1.3.2 国内研究进展
    1.4 镍基高温合金超高周疲劳研究进展
        1.4.1 超高周疲劳技术进展
        1.4.2 超高周疲劳特性及机理研究
        1.4.3 高温环境对疲劳性能的影响
    1.5 本课题研究意义和内容
        1.5.1 课题研究意义
        1.5.2 课题研究内容
第二章 试验材料、方法及设备
    2.1 试验材料
        2.1.1 锻造IN718 镍基合金
        2.1.2 SLM成形IN718 镍基合金
    2.2 显微组织观察
        2.2.1 金相组织
        2.2.2 扫描电子显微镜
        2.2.3 电子背散射衍射
    2.3 力学性能试验
        2.3.1 显微硬度试验
        2.3.2 拉伸试验
    2.4 疲劳试验
        2.4.1 疲劳试验装置
        2.4.2 疲劳试样设计
第三章 SLM成形IN718 镍基合金显微组织及力学性能研究
    3.1 显微组织结构分析
        3.1.1 光学显微组织
        3.1.2 扫描电子显微组织
        3.1.3 电子背散射衍射组织
    3.2 力学性能研究
        3.2.1 显微硬度
        3.2.2 拉伸性能
    3.3 小结
第四章 SLM成形IN718 镍基合金超高周疲劳断裂机制
    4.1 疲劳S-N曲线
    4.2 IN718 镍基合金疲劳断口分析
        4.2.1 疲劳宏观断口分析
        4.2.2 疲劳微观断口分析
    4.3 IN718 镍基合金超高周疲劳断裂机制
        4.3.1 SLM成形IN718 镍基合金超高周疲劳断裂机制
        4.3.2 锻造IN718 镍基合金超高周疲劳断裂机制
    4.4 小结
第五章 SLM成形IN718 镍基合金高温环境下超高周疲劳特性及断裂机理
    5.1 高温疲劳S-N曲线
    5.2 高温疲劳断口分析
        5.2.1 锻造试样高温疲劳断口
        5.2.2 SLM成形试样高温疲劳断口
    5.3 高温疲劳断裂机制
        5.3.1 锻造试样高温疲劳断裂机制
        5.3.2 SLM成形试样高温疲劳断裂机制
    5.4 IN718 镍基合金高温疲劳性能研究
    5.5 高温环境对SLM成形IN718 镍基合金超高周疲劳断裂作用机理
    5.6 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文目录

(5)高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 GH4169材料特性、应用领域及切削加工性
        1.2.1 GH4169材料特性
        1.2.2 GH4169应用领域及服役条件
        1.2.3 GH4169的切削加工性
    1.3 GH4169加工表面残余应力研究现状
        1.3.1 GH4169车削加工表面残余应力
        1.3.2 GH4169滚压加工表面残余应力
    1.4 GH4169加工表面残余应力对疲劳寿命的影响
    1.5 存在问题和研究内容
        1.5.1 存在问题
        1.5.2 研究目标
        1.5.3 研究内容
第2章 高温合金GH4169车削加工表面残余应力
    2.1 GH4169车削加工试验设计
        2.1.1 GH4169材料
        2.1.2 车削加工试验
        2.1.3 残余应力测试
    2.2 GH4169车削加工表面残余应力
        2.2.1 进给量和切削速度对残余应力的影响
        2.2.2 刀尖圆弧半径对残余应力的影响
    2.3 本章小结
第3章 车削加工高温合金GH4169应力强度因子幅值预测
    3.1 车削加工引起的残余剪切应力问题的提出
    3.2 应力强度因子幅值理论模型
        3.2.1 残余剪切应力计算
        3.2.2 应力强度因子幅值修正模型
    3.3 应力强度因子修正模型试验验证及结果分析
        3.3.1 试验方案设计
        3.3.2 试验结果分析
    3.4 本章小结
第4章 高温合金GH4169车-滚组合加工表面完整性特征对疲劳寿命的影响
    4.1 GH4169试样车-滚组合加工
    4.2 GH4169车-滚组合加工表面粗糙度及表面形貌
        4.2.1 车-滚组合加工表面粗糙度
        4.2.2 车-滚组合加工表面形貌
    4.3 GH4169车-滚组合加工表面层主残余应力
        4.3.1 主残余应力计算
        4.3.2 车-滚组合加工表面主残余应力
    4.4 GH4169车-滚组合加工表面层硬度
    4.5 GH4169车-滚组合加工表面材料相变
    4.6 GH4169车-滚组合加工疲劳寿命
        4.6.1 GH4169低周疲劳寿命
        4.6.2 GH4169低周疲劳断口形貌
    4.7 本章小结
第5章 高温合金GH4169车-滚组合加工表面残余应力预测
    5.1 问题的提出—车削加工引起的初始残余应力影响
    5.2 车-滚组合加工残余应力产生过程
        5.2.1 滚压接触静载
        5.2.2 弹性接触应力-应变
        5.2.3 加载过程弹塑性应力-应变
        5.2.4 卸载之后的残余应力计算
    5.3 车-滚组合加工表面残余应力模型试验验证及结果分析
        5.3.1 预测结果与试验结果对比分析
        5.3.2 滚压参数对残余应力的影响
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的论文及科研情况
致谢
学位论文评阅及答辩情况表

(6)激光增材再制造Inconel 718合金的组织与性能研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 镍基高温合金的修复概述
        1.2.1 镍基高温合金Inconel718 的应用概述
        1.2.2 镍基高温合金的失效形式
        1.2.3 镍基高温合金的修复方法
    1.3 镍基高温合金激光增材再制造技术研究现状
        1.3.1 激光增材再制造技术概述
        1.3.2 镍基高温合金激光增材再制造技术国内外应用现状
        1.3.3 镍基高温合金激光增材再制造工艺及形状特征研究现状
        1.3.4 镍基高温合金激光增材再制造组织和性能的研究进展
    1.4 课题的提出
    1.5 研究内容和技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
第二章 试验材料与研究方法
    2.1 引言
    2.2 试验材料
        2.2.1 母材
        2.2.2 修复粉末
    2.3 激光增材再制造设备
    2.4 激光增材再制造工艺及方法
        2.4.1 激光增材再制造工艺参数优化
        2.4.2 激光增材再制造修复策略
        2.4.3 热处理方法
    2.5 激光增材再制造显微组织及性能分析方法
        2.5.1 显微组织观察与物相分析
        2.5.2 性能分析
    2.6 数值模拟方法
        2.6.1 模型基本假设
        2.6.2 模型控制方程
        2.6.3 模型修正与处理
    2.7 本章小结
第三章 基于响应面法的激光增材再制造修复层几何特征模型预测与参数优化
    3.1 引言
    3.2 激光增材再制造修复层的模型建立及几何尺寸预测
        3.2.1 激光增材再制造修复层几何特征及实验设计
        3.2.2 激光增材再制造修复层数学模型建立和预测
        3.2.3 激光增材再制造修复层模型实验验证
    3.3 激光增材再制造工艺参数对修复层几何特征的影响分析
        3.3.1 激光增材再制造工艺参数对熔宽、熔高及熔深的影响
        3.3.2 激光增材再制造工艺参数对修复层稀释率和宽高比的影响
    3.4 激光增材再制造工艺优化及修复区微观组织分析
        3.4.1 再制造工艺参数优化
        3.4.2 修复层微观组织及元素偏析分析
    3.5 本章小结
第四章 激光增材再制造Inconel718 合金组织特征及热处理强化机制研究
    4.1 引言
    4.2 修复区组织及元素偏聚行为研究
        4.2.1 修复区组织特征及相组成
        4.2.2 修复区的元素偏聚行为
        4.2.3 不同修复策略下的常温拉伸性能分析
    4.3 Laves相的热处理消除机制
        4.3.1 固溶温度对修复层组织演变和相析出行为的影响
        4.3.2 Laves相的溶解机制
        4.3.3 固溶温度对后续时效过程中相析出行为及显微硬度的影响
    4.4 δ相的形核长大机制及对拉伸性能的影响
        4.4.1 δ相的析出特征及形核长大机制
        4.4.2 δ相析出对修复层及母材显微硬度的影响
        4.4.3 δ相析出对修复件拉伸性能的影响
    4.5 热处理制度对修复件组织和力学性能的影响
        4.5.1 热处理制度对修复层组织和析出相的影响
        4.5.2 热处理制度对修复层常/高温显微硬度的影响
        4.5.3 热处理对激光增材再制造Inconel718 试样拉伸性能的影响
        4.5.4 热处理制度对母材组织和性能的影响
    4.6 激光增材再制造Inconel718 合金常/高温摩擦磨损性能的研究
        4.6.1 温度对修复态Inconel718 合金摩擦磨损性能的影响
        4.6.2 热处理对Inconel718 合金摩擦磨损性能的影响
    4.7 本章小结
第五章 Inconel718 合金激光增材再制造修复区界面特征及力学性能分析
    5.1 引言
    5.2 修复区界面组织特征及力学性能分析
        5.2.1 修复区界面组织结构演变及机理分析
        5.2.2 修复区界面组织元素扩散及相析出行为分析
        5.2.3 修复区界面区域微观力学性能表征
    5.3 热处理对修复界面组织及微观力学性能的影响
        5.3.1 热处理对结合界面组织及析出相的影响
        5.3.2 热处理对修复界面微区力学性能的影响
    5.4 修复界面结合强度与断裂特性分析
        5.4.1 修复界面剪切强度及动态过程分析
        5.4.2 剪切断口微观组织形貌及断裂机制分析
    5.5 本章小结
第六章 激光增材再制造Inconel718 合金热腐蚀机理研究
    6.1 引言
    6.2 不同热处理态Inconel718 合金高温循环热腐蚀机制研究
        6.2.1 热腐蚀动力学分析
        6.2.2 腐蚀产物及腐蚀元素渗入特征分析
        6.2.3 热腐蚀机理分析
    6.3 热腐蚀环境下激光增材再制造Inconel718 合金的力学性能分析
        6.3.1 拉伸件表面热腐蚀行为分析
        6.3.2 热腐蚀过程中组织演变分析
        6.3.3 热腐蚀过程中显微硬度演变分析
        6.3.4 热腐蚀对拉伸性能的影响
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
作者简介
    1 作者简历
    2 攻读博士/硕士学位期间发表的学术论文
    3 参与的科研项目及获奖情况
    4 发明专利
学位论文数据集

(7)带凹坑缺陷的高温合金建模模拟法(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 综述
    1.1 研究背景及其意义
    1.2 表面凹坑的研究的历史以及现状
        1.2.1 表面凹坑的研究的历史背景
        1.2.2 表面凹坑的国内外研究现状
    1.3 发动机疲劳的研究历史以及现状
        1.3.1 发动机疲劳问题研究的历史起因及背景
        1.3.2 影响发动机涡轮盘疲劳寿命的因素
        1.3.3 发动机疲劳问题国内外研究现状
    1.4 基于Hyperwork的有限元建模分析和二次开发流程自动化
        1.4.1 Hypermesh有限元分析
        1.4.2 二次开发流程自动化
    1.5 研究创新性和目的
第二章 对于水平板凹坑缺陷的应力集中分析
    2.1 对于无限长宽平板上凹坑缺陷的应力集中分析
    2.2 Inconel718 材料介绍和其基础物理力学性能
    2.3 有限元建模及网格划分
        2.3.1 建模
        2.3.2 平板凹坑损伤应力集中系数的有限元模拟
    2.4 平板凹坑缺陷有限元模拟结果
    2.5 本章小结
第三章 对于水平板凹坑缺陷的疲劳分析
    3.1 Miner理论
    3.2 无缺陷的零件的疲劳寿命评估方法
    3.3 疲劳应力集中系数
    3.4 基于Optistruct的疲劳强度计算
    3.5 平面凹坑缺陷疲劳寿命参数设置以及属性定义
    3.6 疲劳模拟结果
    3.7 本章小结
第四章 Hyper Mesh二次开发以及流程自动化
    4.1 二次开发资源及工具
    4.2 二次开发的设计
    4.3 二次开发的实现
        4.3.1 Utility菜单
        4.3.2 参数的输入与获取
        4.3.3 前处理的实现
    4.4 本章小结
第五章 总结
参考文献

(8)Incoloy 825镍基高温合金疲劳-蠕变交互作用行为研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 镍基高温合金
        1.1.1 概述
        1.1.2 镍基高温合金的国内外研究现状
    1.2 Incoloy825 镍基高温合金
    1.3 高温合金的低周疲劳与疲劳-蠕变行为
        1.3.1 低周疲劳行为
        1.3.2 循环应力响应行为
        1.3.3 疲劳裂纹萌生与扩展机制
        1.3.4 疲劳-蠕变交互作用行为
    1.4 本课题研究意义及内容
第2章 实验材料、设备及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 实验方法
第3章 实验结果及分析
    3.1 循环应力响应行为
    3.2 疲劳-蠕变寿命行为
    3.3 循环应力-应变行为
    3.4 疲劳-蠕变交互作用微观结构的观察与分析
    3.5 疲劳-蠕变交互作用断口形貌的观察与分析
第4章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢

(9)选区激光熔化成形Inconel 718合金组织结构与力学行为研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 激光金属增材制造技术发展概况
    1.2 Inconel 718合金组织结构及力学特性
    1.3 选区激光熔化成形合金组织结构特点
        1.3.1 宏观组织结构
        1.3.2 晶体学织构
        1.3.3 残余应力
    1.4 AM成形合金的各向异性行为
        1.4.1 室温力学性能各向异性行为
        1.4.2 高温力学性能各向异性行为
    1.5 AM成形合金强韧化机理及优化策略
    1.6 AM成形合金疲劳性能预测及优化策略
        1.6.1 工艺缺陷形成及演化机理
        1.6.2 工艺缺陷对疲劳性能的影响
        1.6.3 基于工艺缺陷的AM成形合金疲劳性能预测
        1.6.4 AM成形合金疲劳性能优化策略
    1.7 基于小微样件的AM成形部件认证标准
        1.7.1 研究背景
        1.7.2 传统金属及合金室温疲劳性能尺寸效应研究进展
        1.7.3 增材制造领域小微样件室温疲劳性能影响规律研究进展
    1.8 研究目的、内容及意义
第2章 扫描方式对SLM成形Inconel 718合金组织结构和力学性能的影响
    2.1 引言
    2.2 材料制备与实验方法
        2.2.1 材料制备
        2.2.2 材料表征
        2.2.3 单向拉伸及疲劳性能测试
    2.3 实验结果
        2.3.1 缺陷及组织结构表征
        2.3.2 室温单向拉伸及疲劳性能
        2.3.3 室温拉伸和疲劳损伤行为
    2.4 分析讨论
        2.4.1 扫描方式对晶粒结构和晶体学取向的影响机制
        2.4.2 扫描方式对室温力学性能的影响机制
    2.5 本章小结
第3章 SLM成形Inconel 718合金拉伸性能各向异性行为
    3.1 引言
    3.2 材料制备与实验方法
        3.2.1 材料制备及微观结构表征
        3.2.2 X射线衍射法测定残余应力
        3.2.3 室温单向拉伸及疲劳性能测试
    3.3 实验结果
        3.3.1 微观结构表征
        3.3.2 弹性模量
        3.3.3 拉伸性能各向异性
        3.3.4 准原位EBSD表征
    3.4 分析讨论
        3.4.1 屈服强度各向异性的内在机制
        3.4.2 非均匀组织结构诱发的加工硬化各向异性行为
    3.5 本章小结
第4章 热处理对SLM成形Inconel 718合金拉伸及疲劳性能的影响
    4.1 引言
    4.2 材料制备与实验方法
        4.2.1 材料制备
        4.2.2 组织结构及缺陷表征
        4.2.3 室温单向拉伸及疲劳性能测试
    4.3 实验结果
        4.3.1 缺陷尺寸及分布
        4.3.2 晶粒结构及晶体学织构
        4.3.3 室温单向拉伸及疲劳性能
        4.3.4 疲劳损伤形貌
    4.4 分析讨论
        4.4.1 热处理对合金强塑性的影响
        4.4.2 热处理对合金疲劳性能的影响
    4.5 本章小结
第5章 SLM成形Inconel 718合金拉伸及疲劳尺寸效应
    5.1 引言
    5.2 材料制备与实验方法
        5.2.1 材料制备
        5.2.2 组织结构表征
        5.2.3 室温单向拉伸和疲劳性能测试
        5.2.4 变形和损伤行为表征
    5.3 实验结果
        5.3.1 不同厚度试样的组织结构对比
        5.3.2 弹性模量
        5.3.3 拉伸强度和塑性
        5.3.4 拉伸变形和损伤行为
        5.3.5 疲劳性能
        5.3.6 疲劳损伤行为
    5.4 分析讨论
        5.4.1 SLM成形Inconel 718合金的强化机制
        5.4.2 屈服强度尺寸效应
        5.4.3 拉伸塑性和变形行为尺寸效应
        5.4.4 拉伸损伤行为尺寸效应
        5.4.5 疲劳极限尺寸效应
    5.5 本章小结
第6章 表面粗糙度和打印厚度对SLM成形Inconel 718合金高温疲劳性能的影响
    6.1 引言
    6.2 材料制备与实验方法
        6.2.1 材料制备
        6.2.2 组织结构表征
        6.2.3 高温单向拉伸和疲劳性能测试
        6.2.4 有限元模拟
    6.3 实验结果
        6.3.1 微观结构表征
        6.3.2 表面粗糙度
        6.3.3 高温拉伸和疲劳性能
        6.3.4 疲劳损伤行为
    6.4 分析讨论
        6.4.1 打印厚度对组织结构和表面粗糙度的影响
        6.4.2 打印厚度和表面状态对疲劳性能的影响
        6.4.3 表面工艺缺陷对疲劳性能的影响
    6.5 本章小结
第7章 全文总结
第8章 展望
参考文献
作者简介
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(10)高压压气机转子叶片振动特性及疲劳性能分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
符号说明表
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 叶片振动特性分析研究现状
        1.2.2 叶片疲劳特性研究现状
    1.3 本文的主要研究工作
第2章 转子叶片振动分析理论基础
    2.1 转子叶片固有振动特性分析
        2.1.1 振动特性数值仿真方法
        2.1.2 振动特性试验
    2.2 转子叶片简谐响应分析
        2.2.1 尾流激励
        2.2.2 叶盘结构的阻尼
        2.2.3 系统的简谐响应
    2.3 本章小结
第3章 转子叶片振动特性及简谐响应分析
    3.1 振动特性仿真及试验
        3.1.1 振动特性仿真与分析
        3.1.2 振动特性试验与分析
    3.2 坎贝尔图及共振分析
    3.3 频率响应分析
    3.4 本章小结
第4章 喷丸强化对转子叶片振动疲劳性能的影响
    4.1 镍基高温合金高周疲劳特性研究现状
    4.2 叶片振动疲劳试验
        4.2.1 试验系统及原理
        4.2.2 试验方法及步骤
        4.2.3 试验数据及处理方法
    4.3 试验结果及分析
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

四、航天用718镍基高温合金的高周疲劳特性(论文参考文献)

  • [1]激光冲击处理GH3039高温合金表面完整性研究[D]. 周文. 江苏理工学院, 2021(02)
  • [2]电火花加工镍基合金表面性质及热影响层研究[D]. 闫步云. 大连理工大学, 2021
  • [3]涂层及恢复热处理对单晶高温合金组织及性能的影响[D]. 谭科杰. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [4]基于SLM成形的Inconel718镍基高温合金超高周疲劳断裂机理研究[D]. 宋宗贤. 太原科技大学, 2021(02)
  • [5]高温合金GH4169车—滚组合加工表面残余应力及疲劳寿命研究[D]. 华杨. 山东大学, 2020(08)
  • [6]激光增材再制造Inconel 718合金的组织与性能研究[D]. 张杰. 浙江工业大学, 2020
  • [7]带凹坑缺陷的高温合金建模模拟法[D]. 叶晨骏. 上海交通大学, 2020(01)
  • [8]Incoloy 825镍基高温合金疲劳-蠕变交互作用行为研究[D]. 霍萧冉. 沈阳工业大学, 2020(01)
  • [9]选区激光熔化成形Inconel 718合金组织结构与力学行为研究[D]. 万宏远. 中国科学技术大学, 2020
  • [10]高压压气机转子叶片振动特性及疲劳性能分析[D]. 张露. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2020(08)

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航空航天用718镍基高温合金的高周疲劳性能
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