一种获得合金高周疲劳缺口敏感参量的方法技术

一种获得合金高周疲劳缺口敏感参量的方法，具体为：确定合金高周疲劳试验条件，在该条件下获取合金的光滑高周疲劳数据集，最大应力、疲劳周次；然后获取该合金在同一试验温度下的断裂强度，得到最大疲劳应力与断裂强度比σ

【技术实现步骤摘要】
一种获得合金高周疲劳缺口敏感参量的方法


[0001]本专利技术涉及工业技术
‑
金属材料领域，特别提供一种获得合金高周疲劳缺口敏感参量的方法。

技术介绍

[0002]高温合金广泛应用于航空、航天、海洋和电力的动力系统，在国民经济和国防建设中发挥着重要作用。叶片振动造成高周疲劳损伤故障率占比达25％，其中缺口敏感性影响尤为重要。目前合金缺口敏感度用q单点描述，q＝(K
f
‑
1)/(K
t
‑
1)，缺口系数K
f
＝σ
ω
/σ
ωk
，其中σ
ω
为光滑疲劳极限，σ
ωk
为缺口疲劳极限，K
t
应力集中系数。由于合金叶片服役应力区间大，q难于评价合金整体缺口敏感性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种合金高周疲劳缺口敏感参量及其获取方法，利用合金104‑
107周次范围内光滑疲劳σ
max
/σ
b
‑
N曲线与缺口疲劳σ
kmax
/σ
b
‑
N曲线的面积差，作为合金高周疲劳缺口敏感参量。
[0004]高周疲劳缺口敏感参量不仅可描述合金整体缺口敏感性，还可利用缺口敏感参量分析成分对疲劳缺口敏感性的影响规律。为材料研究提供成分调整方向，对于材料工程应用意义重大。该技术适用于材料研究、设计、选材和材料使用可靠性评估等领域。<br/>[0005]本专利技术技术方案如下：
[0006]一种合金高周疲劳缺口敏感参量，其特征在于，根据合金高周疲劳最大应力与断裂强度的比值和疲劳寿命的关系曲线，在104‑
107周次范围内获得光滑疲劳曲线与缺口疲劳曲线的面积差，为合金高周疲劳缺口敏感参量。
[0007]一种获得所述合金高周疲劳缺口敏感参量的方法，其特征在于，具体步骤为：
[0008]步骤一：确定某合金高周疲劳试验条件，包括测试温度、疲劳方式、R拉压比和K
t
应力集中因子；
[0009]步骤二：按步骤一的试验条件，进行该合金高周疲劳性能测试，获得合金光滑高周疲劳数据集；
[0010]步骤三：按步骤一的测试温度，进行该合金拉伸试验，获得该温度下的断裂强度；
[0011]步骤四：获得步骤二数据集中各疲劳寿命下最大疲劳应力与步骤三获得的断裂强度比值数据集；
[0012]步骤五：绘制104‑
107周次该合金光滑强度比与疲劳寿命的σ
max
/σ
b
‑
N曲线，其中N取lgN坐标；
[0013]步骤六：按照步骤一的试验条件，进行该合金缺口高周疲劳性能测试，获得该合金缺口高周疲劳数据集；
[0014]步骤七：获得步骤六数据集中各疲劳寿命下最大缺口疲劳应力与步骤三断裂强度比值数据集；
[0015]步骤八：将步骤七所得数据集绘制104‑
107周次该合金缺口强度比与疲劳寿命的σ
kmax
/σ
b
‑
N曲线；
[0016]步骤九：计算步骤五光滑疲劳、步骤八缺口疲劳在104‑
107周次内对应的σ
max
/σ
b
‑
N曲线和σ
kmax
/σ
b
‑
N曲线的面积差
△
S＝(S
光滑
‑
S
缺口
)，即为合金高周疲劳缺口敏感参量。
[0017]其中：
[0018]步骤二和步骤六中，合金高周疲劳试验按照GB/T15248标准进行。
[0019]所述方法适用于铸造镍基高温合金，多晶、定向或单晶高温合金，特别适用于镍基高温合金。
[0020]本专利技术所述合金高周疲劳缺口敏感参量在相同疲劳条件下，如在步骤一确定的高周疲劳试验条件中，取轴向、拉压比R＝0.1，光滑应力集中因子K
t
＝1，缺口应力集中因子K
t
＝3，可利用合金高周疲劳缺口敏感参量分析成分对缺口敏感性的影响规律。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]其一，本专利技术建立了一种合金高周疲劳缺口敏感参量方法，利用104‑
107周次某合金光滑和缺口高周疲劳σ
max
/σ
b
‑
N曲线面积差
△
S＝(S
光滑
‑
S
缺口
)为缺口敏感参量，表述该合金缺口敏感性，即参量数值越大，缺口敏感性越大。
[0023]其二，本专利技术利用缺口敏感参量
△
S＝(S
光滑
‑
S
缺口
)，在相同试验条件下，如轴向、拉压比R＝0.1、应力集中因子K
t
＝1和K
t
＝3，更可探索成分对合金缺口敏感性的影响规律研究，为材料研究提供成分调整方向，方便器件设计人员获得材料缺口影响因素，为材料使用安全性提供评价方法。该技术适用于材料研究、设计、选材和材料使用可靠性评估等领域。
附图说明
[0024]图1K465合金650℃，轴向R＝0.1，K
t
＝1光滑和K
t
＝3缺口高周疲劳σ
max
/σ
b
‑
N曲线。
[0025]图2Cr对等轴晶合金、轴向R＝0.1，K
t
＝1、3高周疲劳缺口敏感参量的影响。
[0026]图3Co对轴向R＝0.1，K
t
＝1、3高周疲劳缺口敏感参量的影响。
[0027]图4Mo+W对轴向R＝0.1，K
t
＝1、3高周疲劳缺口敏感参量的影响。
具体实施方式
[0028]实施例1
[0029]K465合金650℃轴向R＝0.1，光滑K
t
＝1和缺口K
t
＝3高周疲劳性能见表1，104‑
107周次光滑和缺口高周疲劳σ
max
/σ
b
‑
N曲线见图1。
[0030]表1K465合金650℃轴向R＝0.1，K
t
＝1和K
t
＝3高周疲劳性能
[0031][0032]根据104‑
107周次光滑和缺口高周疲劳σ
max
/σ
b
‑
N曲线计算得到K465合金高周疲劳缺口敏感参量
△
S＝(S
光滑
‑
S
缺口
)＝0.62。
[0033]实施例2
[0034]成熟镍基高温合金高周疲劳(轴向R＝0.1，K
t
＝3)缺口敏感性统计结果见表2。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种合金高周疲劳缺口敏感参量，其特征在于，根据合金高周疲劳最大应力与断裂强度的比值和疲劳寿命的关系曲线，在104‑
107周次范围内获得光滑疲劳曲线与缺口疲劳曲线的面积差，为合金高周疲劳缺口敏感参量。2.一种获得权利要求1所述合金高周疲劳缺口敏感参量的方法，其特征在于，具体步骤为：步骤一：确定某合金高周疲劳试验条件，包括测试温度、疲劳方式、R拉压比和K
t
应力集中因子；步骤二：按步骤一的试验条件，进行该合金高周疲劳性能测试，获得合金光滑高周疲劳数据集；步骤三：按步骤一的测试温度，进行该合金拉伸试验，获得该温度下的断裂强度；步骤四：获得步骤二数据集中各疲劳寿命下最大疲劳应力与步骤三获得的断裂强度比值数据集；步骤五：绘制104‑
107周次该合金光滑强度比与疲劳寿命的σ
max
/σ
b
‑
N曲线，其中N取lgN坐标；步骤六：按照步骤一的试验条件，进行该合金缺口高周疲劳性能测试，获得该合金缺口高周疲劳数据集；步骤七：获得步骤六数据集中各疲劳寿命下最大缺口疲劳应力与步骤三断裂强度比值数据集；步骤八：将步骤七所得数据集绘制104‑
107周次该合金缺口强度比与疲劳寿命的σ
kmax
/σ
b
‑
N曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，楼琅洪，张健，董加胜，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：