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镍基单晶合金紧凑拉伸试样高温断裂特性的实验研究
  • ISSN号:1001-4381
  • 期刊名称:《材料工程》
  • 时间:0
  • 分类:TG111.91[金属学及工艺—物理冶金;金属学及工艺—金属学]
  • 作者机构:[1]西北工业大学工程力学系,西安710072
  • 相关基金:国家自然科学基金(10472094,50375124);国家航空基金(03853003,02C53011);西北工业大学研究生创业种子基金(Z200620)
中文摘要:

采用紧凑拉伸(CT)试样对三种晶体取向[001],[011],[111]的镍基单晶合金DD3在950,850℃和760℃下的拉伸以及950℃时的蠕变和疲劳性能进行了实验研究。应用光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)分别对单晶体裂纹扩展路径和断口表面进行了观察和分析。拉伸实验结果表明:单晶体裂纹扩展路径沿着特定的晶体学矢量方向扩展而在试样自由表明呈现Z字型外观,其扩展方向及形状取决于晶体取向。温度对试样的断裂形式影响较为显著,760℃时的断裂特征为剪切型脆性断裂,断裂平面为沿滑移面的光滑斜断口;950℃下试样断裂逐渐转变为微孔聚集型韧性断裂,断口由粗糙的剪切唇和纤维区构成。蠕变和疲劳实验结果表明:镍基单晶具有明显的蠕变和疲劳性能各向异性,蠕变寿命以[011],[111],[001]顺序依次减小,疲劳寿命以[111],[011],[001]顺序依次减小;蠕变及疲劳裂纹扩展路径均与加载方向垂直,断裂表面均为光滑的平断口。试样断口细观分析显示,蠕变试样断口由杯锥状韧窝组成,而疲劳试样断口则由疲劳裂纹组成。疲劳损伤比蠕变损伤更有利于裂纹的扩展。

英文摘要:

The fracture behaviour of compact tension (CT) specimens of nickel-based single crystal superalloys DD3 was studied at 950, 850, 760℃. The creep and fatigue property was investigated at 950℃. Three crystallographic orientations [001], [011] and [111] of the specimens were considered. The macro crack growth and micro characterization of the fracture surfaces were examined by the optical microscope (OM) and scan electron microscope (SEM). The tension experimental results show that the macro crack growth path takes place in specific vectors and appears to be in a zigzag manner. The temperature has much influence on fracture behaviour. At low temperature (760℃), the fracture mode is pure shear fracture and belongs to brittle mode. But at high temperature (950℃), fracture mode turns to be microvoid coalescence fracture and belongs to ductile mode. The creep and fatigue properties of CT specimens are-obviously anisotropic. Creep life decreases in the order of [011], [111], [,001] and fatigue life decreases in the order of [111], [011], [,001] under same test conditions. The creep and fatigue crack growth path is perpendicular to the loading axis. It is found by SEM that there are much cup-cone dimple on the creep fracture and typical fatigue striations on the fatigue fracture surface. The fracture damage can results in crack growth more easily than creep damage.

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期刊信息
  • 《材料工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国航空工业集团公司
  • 主办单位:中国航空工业集团公司 北京航空材料研究院
  • 主编:曹春晓
  • 地址:北京市海淀区温泉镇环山村8号
  • 邮编:100095
  • 邮箱:matereng@biam.ac.cn
  • 电话:010-62496276
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4381
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1800/TB
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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