杨铁洪

　　摘   要　　通过在动态疲劳试验机INSTRON8032上设计低周疲劳，对镍基高温合金GH4033在各温度下的疲劳寿命行为进行了研究，用扫描电镜观察了疲劳断13，分析了其断裂机制，并且结合材料使用的实际情况有针对性的对镍基高温合金GH4033进行了疲劳分析。
　　基于M—C方程通过对光滑试样进行低周疲劳试验，每一温度点通过两个应变控制低周疲劳，对四个温度点的应力一应变曲线进行了计算，得到了每一温度点下的应变一应力寿命模型方程，且其断口具有一般疲劳的特征。
　　联系现实中裂纹生长过程中的应力集中影响，通过带缺口低周疲劳及其断口分析，揭示了有缺口时材料的疲劳行为及裂纹生长机制，提出了有效剩余面积概念，并发现动态蠕变，在高温条件下由于应力集中的影响使得疲劳裂纹萌生区由沿晶断裂转向穿晶断裂机制。
　　涡轮叶片材料在飞机起飞和着落之间的相当长一段时间处于应力保持状态，研究了低周疲劳保持时间(HT)内蠕变一疲劳交互作用对材料疲劳性能的影响。随着温度的升高，相对于无保持时间(NHT)时的疲劳寿命下降相对值随之也升高，从400。C处相对值的31%到700℃处的52.5%，且单个疲劳循环中由于发生应力松弛其塑性应变量也相应升高，说明温度的升高，蠕变结合疲劳对疲劳裂纹的扩展速度和材料的破坏起着加速作用，利用线性累积损伤法则可有效地预测GH4033的蠕变一疲劳寿命。
　　关键词　　低周疲劳，断裂机制，蠕变，疲劳寿命

　　1.1 前言　　{dy}章   文献综述
　　通常将能在600—1200℃温度范围内，承受一定应力下工作的合金材料称为高温合金，又叫热强合金。它在高温下应具有抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变和疲劳的能力，英美称之为超合金(Super—alloy)。
　　高温合金的使用始于20世纪初，1906年出现{dy}个镍铬(Cr20Ni80)合金专利;20世纪30年代英国出现Whittle喷气发动机，要求提供比奥氏体不锈钢抗蠕变性能更好的材料。英国Mond镍公司于1941年在Cr20Ni80合金基础上加入少量碳和钛，成功研制出Nimonic75合金。国外高温合xx号按各开发生产厂家的注册商标命名，表1一l为合xx号和相应的注册商家。
　　1950年初我国开始研制航空涡轮喷气发动机材料，1956年研制成功GH30合金，至20世纪80年代已开发研制成功84个定型牌号，形成GH系yrJ(变形类)和K系 (铸造类1高温合金，其中变形高温合xx号中“G”是拼音字母高温的{dy}个字母，“H”是拼音字母合金的第二个字母。
　　高温合金是航空发动机、火箭发动机、舰艇和工业燃气轮机的关键材料。在先进的航空发动机中，高温合金材料用量占总重量的85%，已成为国防工业最重要的材料之一。其中在航空发动机中，高温合金主要用于四大热端部件，即：导向器、涡轮叶片、涡轮盘和燃烧室。

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