晶体取向、延迟时间和力学常数对单晶镍高温合金热疲劳强度的影响( CRYSTALLOGRAPHIC ORIENTATION, DELAY TIME AND MECHANICAL CONSTANTS INFLUENCE ON THERMAL FATIGUE STRENGTH OF SINGLE -CRYSTAL NICKEL SUPERALLOYS )

AV Savikovskiy AS Semenov LB Getsov

对两种单晶镍基高温合金VIN3和ZHS32在两种热加载程序下,研究了最高温度延迟时间对宏观裂纹萌生循环次数的影响。提出了延迟时间影响的解析近似。对考虑单晶高温合金的本构方程进行了计算和解析计算，并与实验数据进行了比较，结果表明，计算结果具有较好的精度。讨论了镍合金的几个力学常数对热疲劳强度的影响。研究了在不同的热加载程序和不同的单晶镍高温合金下，束腰试样的晶体取向对延迟时间热疲劳耐久性的影响。1.引言单晶镍基高温合金[1]用于燃气涡轮发动机(GTE)的生产[2]。这些材料具有明显的各向异性和性能的温度依赖性。涡轮叶片的开裂通常是由热疲劳引起的[3,4]。为了研究具有和不具有延迟时间的宽温度范围下的热疲劳耐久性，在不同类型的样品上进行了实验，包括在NPO CKTI开发的装置上的胸衣（平面）样品[3]（见图1）。胸衣样品（见图2）在轴向上用两个螺栓固定，上面有一个巨大的基础，通过电流通过它来周期性地加热。试样在加热条件下的固定导致高应力水平和非弹性应变的出现。非均匀应力场和非弹性应变场的计算需要有限元模拟。本研究的目的是：（1）数值研究试样由于夹持而在循环加热和冷却过程中的应力-应变状态；（2）基于单晶高温合金热疲劳失效的四项变形准则[6-8],利用全尺寸试验的有限元模拟结果和解析公式的结果,系统地研究最高温度延迟对热疲劳耐久性的影响；（3）系统地研究晶体取向对热疲劳耐久性的影响。对不同的单晶镍基高温合金:VIN3和ZHS32进行了模拟和验证。

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