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SiCf/Ti6242复合材料热机械疲劳损伤原位研究

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稀有金属材料与工程 2020年第3期49卷 933-938页

作者：孔旭王玉敏杨青边舫张旭张国兴杨丽娜吴颖杨锐中国科学院金属研究所辽宁沈阳110016 中国科学院大学北京100049

采用声发射技术和高分辨X射线成像技术对SiC_f/Ti6242复合材料在热机械疲劳过程中的损伤进行了原位监测。实验中采用同相位梯形波加载来模拟钛基复合材料整体叶环服役时的实际载荷工况,应力变化范围130~1300 MPa,温度变化范围100~500℃,... 详细信息

采用声发射技术和高分辨X射线成像技术对SiC_f/Ti6242复合材料在热机械疲劳过程中的损伤进行了原位监测。实验中采用同相位梯形波加载来模拟钛基复合材料整体叶环服役时的实际载荷工况,应力变化范围130~1300 MPa,温度变化范围100~500℃,500℃时保持最大载荷2min。结果表明,声发射信号主要出现在加载阶段和保载阶段,声发射系统检测到纤维断裂、基体裂纹信号,而在卸载阶段声发射信号非常稀少。利用高分辨X射线成像技术对声发射确认已损伤的样品进行检查,发现试样内部存在连接多个纤维的基体裂纹;在样品裂纹区域,部分断裂纤维的钨芯出现缩颈。声发射技术和高分辨X射线成像技术均表明SiC_f/Ti6242复合材料热机械疲劳损伤机制由纤维断裂和基体裂纹共同控制。

关键词：钛基复合材料热机械疲劳声发射 X射线成像

涂覆Ni-Cr-Al-Y涂层的镍基高温合金热机械疲劳行为

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金属学报 2009年第7期45卷 820-825页

作者：陈竹兵黄志伟王中光朱世杰中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家(联合)实验室沈阳110016 Department of Intelligent Mechanical Engineering Fukuoka Institute of TechnologyFukuokaJapan

分别采取大气等离子(APS)和高速火焰(HVOF)工艺制备Ni-Cr-Al-Y涂层.对涂覆Ni-Cr-Al-Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳(TMF)行为进行了研究.结果表明:在相同应变幅下,2种涂层试样都是反相位热机械疲劳(OP TMF)寿命比同相位热机械疲劳(IP ... 详细信息

分别采取大气等离子(APS)和高速火焰(HVOF)工艺制备Ni-Cr-Al-Y涂层.对涂覆Ni-Cr-Al-Y涂层的高温合金试样的热机械疲劳(TMF)行为进行了研究.结果表明:在相同应变幅下,2种涂层试样都是反相位热机械疲劳(OP TMF)寿命比同相位热机械疲劳(IP TMF)寿命短;在不同应变幅下,试样的热机械疲劳寿命与涂层的喷涂工艺相关.通过断口和纵向剖面图的观察分析表明,裂纹的萌生对试样的寿命有很大的影响.

关键词：镍基高温合金 Ni—Cr—Al—Y 涂层热机械疲劳裂纹萌生与扩展

一种第四代镍基单晶高温合金的同相位热机械疲劳行为及损伤机制

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金属学报 2024年第2期60卷 154-166页

作者：谭子昊李永梅王新广赵浩川谭海兵王标李金国周亦胄孙晓峰中国科学院金属研究所、师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学材料科学与工程学院沈阳110016 中国航发四川燃气涡轮研究院成都610500

热机械疲劳是单晶高温合金在实际服役过程中的一种重要损伤模式,澄清合金的热机械疲劳行为及损伤机制对于提升单晶高温合金的服役可靠性具有重要意义。本工作以先进航空发动机高压涡轮叶片用第四代单晶高温合金DD91为对象,采用SEM、EBSD... 详细信息

热机械疲劳是单晶高温合金在实际服役过程中的一种重要损伤模式,澄清合金的热机械疲劳行为及损伤机制对于提升单晶高温合金的服役可靠性具有重要意义。本工作以先进航空发动机高压涡轮叶片用第四代单晶高温合金DD91为对象,采用SEM、EBSD、TEM等手段研究了合金在600~1000℃下的同相位热机械疲劳断裂特征及损伤机理。结果表明,随应变幅的升高,合金的疲劳寿命大幅下降,迟滞曲线明显张开,且应力响应行为由高温半周循环软化和低温半周循环硬化转变为以循环稳定为主导的特征。在不同应变幅下疲劳断裂后,合金断口呈韧性断裂特征,随应变幅的升高,韧窝区面积分数不断下降。在低应变幅下,合金主要承受氧化损伤,并伴随一定程度的蠕变损伤,合金的主要变形机制为位错在γ基体中滑移,并以Orowan机制绕过γ’强化相;而在高应变幅下,合金承受严重的塑性变形损伤而氧化损伤程度减轻,此时界面位错能够以生成层错或反相畴界的形式切割γ’相。另外,合金在不同应变幅下循环至断裂后,均未出现再结晶晶粒和变形孪晶。

关键词：第四代单晶高温合金热机械疲劳断裂特征氧化行为损伤机制

SiC晶须增强6061Al基复合材料的热机械疲劳性能Ⅰ.应力应变行为

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金属学报 2001年第11期37卷 1198-1202页

作者：钱立和王中光户田裕之小林俊郎中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂国家重点实验室沈阳1100116 日本丰桥技术科学大学生产系统工程系

对体积分数为１５％和２８％的ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料进行了同相和反相热机械疲劳（ＴＭＦ）实验，研究了疲劳过程中的应力应变行为和变形机制．结果表明，两种材料在同相和反相加载下均表现为循环软化；反相加载产生拉伸平均... 详细信息

对体积分数为１５％和２８％的ＳｉＣＷ／６０６１Ａｌ复合材料进行了同相和反相热机械疲劳（ＴＭＦ）实验，研究了疲劳过程中的应力应变行为和变形机制．结果表明，两种材料在同相和反相加载下均表现为循环软化；反相加载产生拉伸平均应力，同相加载产生压缩平均应力；在相同应变范围下，高体积分数复合材料的循环应力范围比低体积分数复合材料的应力范围大．

关键词：热机械疲劳力学行为铝基复合材料碳化硅晶须

同方期刊数据库

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镍基单晶高温合金热机械疲劳本构模型研究

稀有金属材料与工程 2015年第1期44卷 108-112页

作者：徐涛高行山温志勋岳珠峰西北工业大学陕西西安710129

在晶体塑性理论的基础上,提出了一种适用于镍基单晶高温合金热机械疲劳的本构模型,并采用该模型对单晶材料不同晶体取向的热机械疲劳力学响应进行有限元模拟。结果表明,该本构模型可以较好地模拟镍基单晶合金的热机械疲劳行为。对于同... 详细信息

在晶体塑性理论的基础上,提出了一种适用于镍基单晶高温合金热机械疲劳的本构模型,并采用该模型对单晶材料不同晶体取向的热机械疲劳力学响应进行有限元模拟。结果表明,该本构模型可以较好地模拟镍基单晶合金的热机械疲劳行为。对于同相位热机械疲劳,压缩应力幅大于拉伸应力幅,循环平均应力小于零;对于反相位热机械疲劳,拉伸应力幅大于压缩应力幅,循环平均应力大于零。随着循环次数的增加,材料呈现出在高温半周为初始软化,低温半周为初始硬化的特征。晶体取向对于材料的热机械疲劳性能具有显著的影响。

关键词：镍基单晶晶体塑性热机械疲劳本构模型

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镍基单晶高温合金DD6热机械疲劳试验

航空动力学报 2018年第12期33卷 2965-2971页

作者：荆甫雷蒋康河张斌胡殿印王荣桥中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101304 中国航空发动机集团有限公司湖南动力机械研究所湖南株洲412000 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191

针对单晶气冷涡轮叶片的服役载荷特征,以镍基单晶高温合金DD6为对象,设计开展了薄壁圆管试样热机械疲劳(TMF)试验。结果表明:DD6变形响应呈现出明显的TMF棘轮效应,且与相位角、机械载荷水平等密切相关;在相同载荷条件下,同相(IP)TMF寿... 详细信息

针对单晶气冷涡轮叶片的服役载荷特征,以镍基单晶高温合金DD6为对象,设计开展了薄壁圆管试样热机械疲劳(TMF)试验。结果表明:DD6变形响应呈现出明显的TMF棘轮效应,且与相位角、机械载荷水平等密切相关;在相同载荷条件下,同相(IP)TMF寿命总是明显短于反相(OP)。引入高温保载时间或增大机械载荷均会引起棘轮应变的明显增加,缩短结构寿命。结合断口和纵向切片分析,识别了不同载荷条件下影响单晶寿命的关键损伤因素,其中IP TMF主导损伤机理为蠕变和疲劳,而OP TMF主导损伤机理为氧化和疲劳。

关键词：单晶高温合金热机械疲劳同相反相棘轮效应损伤

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IC10合金热机械疲劳性能与寿命预测

中国有色金属学报 2009年第1期19卷 62-69页

作者：张国栋苏彬何玉怀黄朝晖赵希宏北京航空材料研究院北京100095

600-1100℃时对IC10合金进行同相位、反相位、135°相位和-135°相位的应变控制热机械疲劳实验。发展了一种三参数幂函数能量方法的寿命预测方法，并用于材料的热机械疲劳寿命预测。对Manson-Coffin方程、拉伸迟滞能模型（Ostergren）... 详细信息

600-1100℃时对IC10合金进行同相位、反相位、135°相位和-135°相位的应变控制热机械疲劳实验。发展了一种三参数幂函数能量方法的寿命预测方法，并用于材料的热机械疲劳寿命预测。对Manson-Coffin方程、拉伸迟滞能模型（Ostergren）、基于微裂纹扩展模型的能量方法和三参数幂函数能量方法热机械疲劳寿命预测能力进行评估，结果表明：材料的热机械疲劳应力-应变滞后回线的形状与温度-机械载荷之间的相位角有关；温度-机械载荷之间的相位角对材料的热机械疲劳性能有一定的影响；三参数幂函数能量方法物理意义明确，形式简单，寿命预测结果分布在2倍的分散带内，可以用来预测IC10合金的热机械疲劳寿命。

关键词： IC10合金热机械疲劳同相位反相位寿命预测

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小孔对DD6单晶热机械疲劳的影响

航空动力学报 2021年第8期36卷 1669-1679页

作者：荆甫雷唐诗白杨俊杰中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101304 清华大学航空发动机研究院北京100084

通过开展同相(IP)和反相(OP)循环下DD6单晶带孔试样与光滑试样的机械应变控制热机械疲劳(TMF)试验,研究孔边应力集中与温度-应变相位角对裂纹萌生寿命的影响。结果表明:带孔试样裂纹萌生于孔边最大主应力位置,其寿命比相同名义载荷的光... 详细信息

通过开展同相(IP)和反相(OP)循环下DD6单晶带孔试样与光滑试样的机械应变控制热机械疲劳(TMF)试验,研究孔边应力集中与温度-应变相位角对裂纹萌生寿命的影响。结果表明:带孔试样裂纹萌生于孔边最大主应力位置,其寿命比相同名义载荷的光滑试样低约一个数量级;带孔试样的OP寿命均短于IP,这与光滑试样寿命趋势一致。结合基于滑移系的黏塑性数值模拟,获取不同试验条件下的单晶应力应变分布特征及其演化规律,并构建单晶TMF损伤与宏细观参量的关联。在此基础上,建立一种能够综合考虑应力集中与相位角影响的单晶TMF寿命模型,对光滑试样与带孔试样IP、OP TMF寿命预测结果基本落在试验寿命的2倍分散带内。

关键词：单晶热机械疲劳应力集中同相反相寿命预测

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镍基单晶高温合金热机械疲劳行为与寿命建模

航空动力学报 2021年第5期36卷 897-906页

作者：陈景阳荆甫雷杨俊杰中国航空发动机集团有限公司商用航空发动机有限责任公司上海200241 中国航空发动机集团有限公司商用航空发动机有限责任公司上海市航空发动机数字孪生重点试验室上海200241 中国航空发动机集团有限公司中国航空发动机研究院北京101304 清华大学航空发动机研究院北京100084

通过DD6单晶薄壁管试样机械应变控制热机械疲劳(TMF)试验,获取温度交变、相位角以及载荷控制方式对单晶应力应变响应与疲劳寿命的影响规律。结果表明:温度交变会引起明显的应力不对称性并造成额外损伤,导致TMF寿命明显低于最高循环温度... 详细信息

通过DD6单晶薄壁管试样机械应变控制热机械疲劳(TMF)试验,获取温度交变、相位角以及载荷控制方式对单晶应力应变响应与疲劳寿命的影响规律。结果表明:温度交变会引起明显的应力不对称性并造成额外损伤,导致TMF寿命明显低于最高循环温度的等温疲劳(IF)寿命,并且反相(OP)循环寿命普遍要低于同等载荷的同相(IP)循环,这种寿命变化趋势与应力控制存在明显差异。采用Walker本构模型进行单晶材料在不同TMF循环下的滑移系黏塑性分析,构建单晶TMF损伤与滑移系细观应力应变参量的关联。在此基础上,选取最大Schmid应力、最大滑移剪应变率、滑移剪应变范围、循环Schmid应力比作为损伤参量,建立基于细观参量的TMF寿命模型,其对不同相位、不同载荷控制方式的TMF寿命预测精度均在2倍分散带内。

关键词：单晶高温合金热机械疲劳机械应变控制应力控制寿命预测