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DZ411定向凝固镍基合金蠕变性能的快速评估方法

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机械工程材料 2023年第7期47卷 55-61页

作者：曹铁山陈巧王威迟庆新程从前赵杰大连理工大学材料科学与工程学院大连116024 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

研究了预应变(0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%)、加载应变速率(4.0×10^(-5),1.2×10^(-4),4.0×10^(-4)s^(-1))和连续温度应力松弛试验的初始温度(750,900℃)对DZ411定向凝固镍基合金应力松弛行为的影响;基于加工硬化和回复软化动态平衡的... 详细信息

研究了预应变(0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%)、加载应变速率(4.0×10^(-5),1.2×10^(-4),4.0×10^(-4)s^(-1))和连续温度应力松弛试验的初始温度(750,900℃)对DZ411定向凝固镍基合金应力松弛行为的影响;基于加工硬化和回复软化动态平衡的稳态变形,假设稳态松弛应变速率与传统蠕变持久试验的最小蠕变速率随应力的变化规律一致,通过短时应力松弛试验对最小蠕变速率进行预测,并进行验证。结果表明:试验合金在加工硬化和回复软化动态平衡时开始松弛,当预应变不低于1.0%时能快速达到稳态松弛;初始温度对稳态松弛行为的影响较小;加载应变速率会影响起始松弛应变速率,但对稳态松弛应变速率随应力变化的影响较小;通过稳态松弛应变速率主曲线可以预测不同温度、应力下的最小蠕变速率,蠕变持久试验结果均落在稳态松弛应变速率主曲线的99%可靠度曲线内。

关键词：定向凝固镍基合金高温应力松弛蠕变最小蠕变速率松弛应变速率

定向凝固镍基合金的高温应力松弛和蠕变关系研究及应用

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定向凝固镍基合金的高温应力松弛和蠕变关系研究及应用

作者：陈巧大连理工大学

学位级别：硕士

最小蠕变速率、持久寿命是材料的高温性能主要评价指标。传统的蠕变持久试验存在时间长、条件严苛、耗材耗能较大等缺点,已不符合现阶段提倡绿色环保节俭的要求。同时为了提高研发效率,加速蠕变持久寿命预测方法被大家广发关注。应力松... 详细信息

最小蠕变速率、持久寿命是材料的高温性能主要评价指标。传统的蠕变持久试验存在时间长、条件严苛、耗材耗能较大等缺点,已不符合现阶段提倡绿色环保节俭的要求。同时为了提高研发效率,加速蠕变持久寿命预测方法被大家广发关注。应力松弛是蠕变的另一种变形行为,短时间内可获得较宽应力范围内的松弛应变速率,可用于研究并替代部分长时间的蠕变持久试验。但松弛应变速率与最小蠕变速率的关系需要进一步研究。同时,应力松弛的稳定性也需要考虑。基于此,本文以高DSDL定向凝固镍基合金为研究对象,进行应力松弛试验和短时间的蠕变持久试验。首先探索稳态松弛试验方法,然后分析稳态松弛应变速率与最小蠕变速率之间的关系。之后结合Monkman-Grant经验公式,推导出长时间的蠕变持久寿命预测模型,利用长时间的蠕变持久试验数据分析该预测模的有效性。最后对原始态试样进行时效处理,分析时效后组织演变规律,探讨时效损伤对稳态应力松弛行为的影响,继而对持久寿命预测模型进行修正。结果表明,应力松弛的加载阶段存在一部分塑性应变,并以慢速加载时,松弛应变速率随应力的变化趋势较为稳定;整体上,稳态松弛应变速率随应力的变化规律与最小蠕变速率一致,可通过线性公式建立松弛应变速率ε和最小蠕变速率ε的转换模型,结合Monkman-Grant经验公式推导出蠕变持久寿命预测模型。在较低应力下,长时间持久寿命的预测数值高于蠕变持久试验数值。通过时效模拟松弛过程中的蠕变损伤,并将时效损伤量化后对持久寿命预测模型进行修正,最终实现了有效性较高的加速长时间寿命预测方法。

关键词：定向凝固镍基合金松弛应变速率最小蠕变速率时效损伤加速蠕变寿命预测方法

Sn对AX55铸造合金组织与蠕变性能的影响

同方学位论文库评论

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沈阳工业大学学报 2019年第5期41卷 517-523页

作者：邱克强彭冠乔向青春任英磊沈阳工业大学材料科学与工程学院

为了提高Mg-5Al-5Ca(AX55)铸造镁合金基体组织和共晶组织的耐热性能,以Sn为变量设计了AX55-x Sn(x=0,0.5,1.0,1.5)合金,研究了T61和T62对合金组织、硬度与蠕变性能的影响.结果表明,随着Sn含量的增加,合金基体中析出的Al 2Ca相增多,使得... 详细信息

为了提高Mg-5Al-5Ca(AX55)铸造镁合金基体组织和共晶组织的耐热性能,以Sn为变量设计了AX55-x Sn(x=0,0.5,1.0,1.5)合金,研究了T61和T62对合金组织、硬度与蠕变性能的影响.结果表明,随着Sn含量的增加,合金基体中析出的Al 2Ca相增多,使得α-Mg基体得到强化.在共晶骨架相附近析出的CaMgSn相可使共晶组织得到强化.在175℃/70 MPa蠕变100 h条件下,AX55-x Sn合金的最小蠕变速率和蠕变总量随Sn含量的提高而降低.AX55-1.5Sn合金性能最佳,且其最小蠕变速率为5.21×10^-8 s^-1,100 h总蠕变量为0.065%.相比T61,T62能够提高AX55-x Sn合金的基体硬度和蠕变性能.

关键词：镁合金热处理蠕变析出相最小蠕变速率维氏硬度基体强化抗蠕变性能

保持时间对409铁素体不锈钢循环蠕变行为的影响

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沈阳工业大学学报 2016年第6期38卷 634-639页

作者：应彩虹陈立佳刘天龙郭连权沈阳工业大学材料科学与工程学院沈阳110870 沈阳工业大学理学院沈阳110870

为了确定保持时间对超纯409铁素体不锈钢循环蠕变行为的影响,通过在应力控制模式下最大外加应力处引入10和30 min的保持时间,对其在650℃下的循环蠕变行为进行了研究.结果表明,与静态蠕变相比保持时间的引入使409不锈钢发生了循环蠕变... 详细信息

为了确定保持时间对超纯409铁素体不锈钢循环蠕变行为的影响,通过在应力控制模式下最大外加应力处引入10和30 min的保持时间,对其在650℃下的循环蠕变行为进行了研究.结果表明,与静态蠕变相比保持时间的引入使409不锈钢发生了循环蠕变减速行为,而循环蠕变减速行为可以归因于滞弹性应变.随着保持时间的缩短,最小蠕变速率降低,循环蠕变断裂寿命提高.静态蠕变及循环蠕变后,409不锈钢中有细小的第二相析出,且微观组织以亚晶及四边形和六边形位错网络为主.409不锈钢静态与循环蠕变断裂方式均为穿晶韧性断裂.

关键词：保持时间铁素体不锈钢循环蠕变减速滞弹性应变最小蠕变速率亚晶位错网络断裂

宽幅温度和应力范围下蠕墨铸铁的蠕变试验及本构模型对比研究

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机械强度 2024年第1期46卷 70-76页

作者：李书博刘茜景国玺张军海卫军朝杨紫毅孙帅河北工业大学机械工程学院天津300400 天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300400 中国北方发动机研究所(天津)柴油机增压技术重点实验室天津300400

随着发动机功率密度的增加,气缸盖在运行过程中所承受的温度和应力也增加,因此蠕变损伤预测需要考虑准确的蠕变本构模型和参数。针对蠕墨铸铁(Compacted Graphite cast Iron,CGI)气缸盖大范围的温度和应力工作条件,开展温度450~550℃、... 详细信息

随着发动机功率密度的增加,气缸盖在运行过程中所承受的温度和应力也增加,因此蠕变损伤预测需要考虑准确的蠕变本构模型和参数。针对蠕墨铸铁(Compacted Graphite cast Iron,CGI)气缸盖大范围的温度和应力工作条件,开展温度450~550℃、试验应力100~300 MPa条件下的CGI蠕变试验,进行表征宽幅温度和应力下CGI最小蠕变速率的蠕变本构模型对比研究。研究表明:与较小的温度和应力范围相比,在宽幅条件下CGI更容易发生蠕变损伤,且温度相比应力更能促使CGI发生蠕变变形;分别基于Norton⁃Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和变形机制的真应力(Deformation Mechanism⁃based True Stress,DMTS)模型,结合多目标优化方法,构建了CGI蠕变本构模型。其中,基于DMTS模型的CGI蠕变模型有73%的预测值在两倍误差范围内,吻合效果在三种模型中为最佳。

关键词：蠕墨铸铁宽幅温度和应力范围蠕变试验蠕变本构模型最小蠕变速率多目标优化

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P92钢正火均温性控制

热力发电 2017年第2期46卷 100-104,109页

作者：赵强安威盛慧彭先宽徐广信国网新源控股有限公司技术中心工程技术所北京100161 南瑞集团公司(国网电力科学研究院) 江苏南京210003 北京国电富通科技发展有限责任公司北京102401

正火工艺对P92钢的性能影响较大,某台热处理炉对P92钢进行处理常出现金相不合格问题,对此,本文对该热处理炉的有效加热区进行了检定,同时通过控温精确的小加热炉模拟工业热处理炉低温加热区,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜及透射电... 详细信息

正火工艺对P92钢的性能影响较大,某台热处理炉对P92钢进行处理常出现金相不合格问题,对此,本文对该热处理炉的有效加热区进行了检定,同时通过控温精确的小加热炉模拟工业热处理炉低温加热区,并采用光学显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对2种热处理后的P92钢试样进行组织观察。结果表明:正火过程中炉膛内温度存在偏差和炉膛底部温度明显偏低是造成P92钢金相不合格的主要原因;970℃正火与1 070℃正火后的P92钢性能基本无差异,金相组织均为细小的板条马氏体,属于合格金相组织;随着正火温度升高,微观组织的马氏体板条的宽度逐渐增加,强化相析出明显,持久强度提高,最小蠕变速率下降。

关键词： P92钢热处理有效加热区马氏体正火工艺金相组织最小蠕变速率

基于多目标粒子群算法的A356铝合金蠕变本构模型的构建

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机械工程材料 2024年第3期48卷 95-101页

作者：杨紫毅李书博景国玺马天孙帅孙秀秀周海涛河北工业大学机械工程学院天津市新能源汽车动力传动与安全技术重点实验室天津300400 中国北方发动机研究所(天津)柴油机增压技术重点实验室天津300400

在150,250,300℃温度和20~150 MPa应力下,对A356铝合金进行单向拉伸蠕变试验,研究了其蠕变特性;采用多目标粒子群算法得到Norton-Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和基于变形机制的真应力蠕变模型的参数,并采用这3种模型对A356铝... 详细信息

在150,250,300℃温度和20~150 MPa应力下,对A356铝合金进行单向拉伸蠕变试验,研究了其蠕变特性;采用多目标粒子群算法得到Norton-Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和基于变形机制的真应力蠕变模型的参数,并采用这3种模型对A356铝合金的最小蠕变速率-应力曲线进行预测,分析3种模型的预测精度。结果表明:A356铝合金的最小蠕变速率与试验温度和应力成正相关,但温度对最小蠕变速率的影响程度大于应力;基于变形机制的真应力蠕变模型具有最高的预测精度,对最小蠕变速率的预测结果中90%数据点均位于2倍误差带内。结合多目标粒子群算法得到的基于变形机制的真应力蠕变模型可以用来准确模拟宽幅温度和应力范围下A356铝合金的蠕变特性。

关键词： A356铝合金最小蠕变速率蠕变本构模型多目标粒子群算法

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PLA/HA骨固定件的蠕变性能及模型研究

PLA/HA骨固定件的蠕变性能及模型研究

作者：杨翰搏西华大学

学位级别：硕士

PLA/HA作为骨固定材料,如骨螺钉,骨板等应用在人体骨骼连接中常因蠕变应变或断裂而导致骨固件破坏使得断骨再次分开。本文旨在通过研究PLA/HA复合材料的蠕变行为,蠕变本构方程,为提高PLA作为医用骨固定材料的安全性并延长其使用寿命提... 详细信息

PLA/HA作为骨固定材料,如骨螺钉,骨板等应用在人体骨骼连接中常因蠕变应变或断裂而导致骨固件破坏使得断骨再次分开。本文旨在通过研究PLA/HA复合材料的蠕变行为,蠕变本构方程,为提高PLA作为医用骨固定材料的安全性并延长其使用寿命提供基本参数。本文考察了人体温度36℃时HA含量分别为0%,3%,5%和15%的PLA/HA复合材料的拉伸性能和蠕变行为,分析了HA含量对杨氏模量和拉伸强度的影响。并分析了不同应力时HA含量对材料蠕变寿命,蠕变应变和最小蠕变速率的影响,用光学显微镜对不同含量HA的复合材料进行蠕变断面观察。结果表明：随着HA含量的增加,PLA/HA复合材料的杨氏模量逐渐升高,拉伸强度呈先升高后降低的趋势。随着HA含量的增加PLA/HA复合材料的蠕变应变逐渐减小。随着应力的增大,PLA/HA复合材料的蠕变寿命逐渐降低,最小蠕变速率逐渐增大。HA的加入,降低了复合材料应力敏感性。HA为5%时达到最佳。在对蠕变断裂面的观察分析可知,随着HA含量的增加,逐渐由韧性断裂变为脆性断裂。本文还对切削和热压加工方式制备的V型槽和半圆型槽复合材料HA5样品的蠕变性能进行了研究,在36℃时对其蠕变寿命,蠕变位移,最小蠕变速率进行了测量,并且使用图像相关法对材料的蠕变应变场进行了分析,结果表明：随蠕变应力增加,热压加工的两种型槽样品的蠕变位移逐渐增加,而切削加工的两种型槽样品的蠕变位移逐渐减少;它们的蠕变速率均逐渐增加。相同蠕变应力时,热压加工的型槽样品的蠕变寿命普遍比切削加工的高2个数量级;半圆形槽热压加工能提高样品的蠕变寿命,。使得样品的蠕变寿命高于无槽样品;热压加工型槽样品的蠕变速率普遍低于切削加工的,具有更好的抗蠕变性能。图像相关法分析可知,在蠕变过程中热压加工的槽型样品的蠕变应变沿应力方向向发展,切削加工的槽型样品的蠕变应变则沿垂直于应力的方向发展,因此热压加工比切削加工更有利于提高样品的抗蠕变性能。本文对HA5复合材料制备的骨固定件进行了蠕变模型的模拟。选用广义Graham模型,复合时间硬化模型,广义指数模型,广义时间硬化模型,修正应变硬化模型,修正时间硬化模型,时间硬化模型,应变硬化模型对复合材料HA5样品蠕变实验曲线进行了拟合分析。结果表明：广义Graham模型与其他模型相比,不仅能对实验蠕变曲线蠕变第Ⅰ,Ⅱ阶段进行准确拟合,还能对蠕变Ⅲ阶段进行拟合。对比广义Graham模型和θ投影法模型揭示了θ投影法模型能够确定材料系数与应力的函数关系;θ投影法模型能更精确的描述HA5样品的蠕变Ⅲ阶段。对e投影法模型和Norton法模型的进行有限元分析得到的HA5材料的蠕变曲线与热压和切削加工V型和半圆形槽的HA5样品的实验数据对比后发现：切削加工样品,因应力集中引起快速断裂,因此有限元分析结果只能描述蠕变第Ⅱ阶段,而θ投影法模型比Norton法模型更接近于实验结果;热压V型槽和半圆形槽样品的有限元分析结果表明θ投影法模型蠕变曲线在实验测得蠕变曲线范围内,对热压V型槽Norton法模型蠕变曲线则在其之外;而对热压半圆形槽样品Norton法模型蠕变曲线仅有低应力时在实验蠕变曲线范围之外。所以θ投影法与Norton法模型相比,是较为理想的描述HA5骨固定材料蠕变曲线的模型。

关键词：医用骨固定材料 PLA 蠕变寿命最小蠕变速率热压图像相关法 θ投影法

改进型的9Cr-1Mo马氏体耐热钢高温蠕变行为研究

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改进型的9Cr-1Mo马氏体耐热钢高温蠕变行为研究