【技术实现步骤摘要】
本申请涉及镍基单晶高温合金蠕变寿命预测，特别是涉及一种考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法。
技术介绍
1、航空发动机在服役过程中承受着极端的高温和高压环境，在某些特殊情况下，发动机可能会经历单台发动机不工作的情况（oei,one engine inoperative），即由于某一台发动机故障导致需要剩余发动机提供短时高功率输出，以保障飞行安全。此时，发动机关键部件的工作温度急剧上升，产生过热现象。该过热过程会引起材料微观组织和力学性能的变化，从而直接影响发动机热端部件的结构强度。
2、目前，镍基单晶高温合金因其出色的高温力学性能及抗氧化能力，已被广泛用于航空发动机中的关键热端部件，如涡轮叶片等。镍基高温合金经历过热对微观组织的影响可以归纳总结为：初始强化相部分合并长大、局部溶解，集体通道宽度变宽并有大量二次 γ'相产生，其中，基体通道宽度使得过热后的后续蠕变试验中位错可以更自由的移动，从而加速蠕变失效。然而，到目前为止，仍缺乏对过热情况下镍基单晶高温合金蠕变寿命的预测方法，且没有合适的理论将上述这些微观组织演变效应参数化以联系合金的宏观力学性能，因此，建立一种能够预测高温合金在oei过热条件下蠕变寿命的方法，对于保障航空发动机在极端条件下的安全性具有重要意义。
技术实现思路
1、基于此，有必要提供一种考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，该方法包括：
2、s1：获取样品在不同过热温度下的材料参数，所述样
3、s2：通过扫描电镜观测出样品过热后一次 γ'相的体积分数以及二次 γ'相的体积分数和半径；
4、s3：基于一次 γ'相的体积分数计算基体通道宽度，并基于所述基体通道宽度以及所述材料参数，计算orowan应力；
5、orowan应力的计算公式为：
6、；
7、其中，表示orowan应力； g表示样品在不同过热温度下的剪切模量； b表示伯格斯矢量； w表示基体通道宽度；
8、s4：基于二次 γ'相与位错之间的相互作用、二次 γ'相的体积分数和半径、剪切机制、orowan机制，得到不同机制的临界分切应力，基于各临界分切应力的均值加权求和得到的临界分切应力总和值，转化得到析出强化值；
9、s5：基于orowan应力、析出强化值以及经典高温合金塑性本构方程，计算出最小蠕变速率，进而基于蒙克曼-格兰特关系式，构建蠕变寿命预测模型。
10、优选的，所述基于一次 γ'相的体积分数计算基体通道宽度包括：
11、采用三维晶胞模型描述一次 γ'相的几何特征，且三维晶胞模型的几何形状为正方体，基于一次 γ'相的体积分数以及三维晶胞模型的边长，计算出基体通道宽度，计算式为：
12、；
13、其中， w表示基体通道宽度；表示三维晶胞模型的边长；表示一次 γ'相的体积分数。
14、优选的，得到临界分切应力总和值的过程包括：
15、所述二次 γ'相与位错之间的相互作用分为：
16、当二次 γ'相的半径大于等于第一临界半径值时，基于二次 γ'相的体积分数和半径、orowan机制，计算orowan机制的第一临界分切应力；
17、否则，
18、当二次 γ'相的半径小于第二临界半径值时，基于二次 γ'相的体积分数和半径、剪切机制，计算剪切机制中弱对耦合的第二临界分切应力；
19、当二次 γ'相的半径大于等于第二临界半径值时，基于二次 γ'相的体积分数和半径、剪切机制，计算剪切机制中弱对耦合的第三临界分切应力；
20、对所述第一临界分切应力、所述第二临界分切应力以及所述第三临界分切应力分别计算平均值，分别得到第一临界分切应力均值、第二临界分切应力均值、第三临界分切应力均值；
21、对第一临界分切应力均值、第二临界分切应力均值、第三临界分切应力均值进行加权求和，得到所述临界分切应力总和值。
22、优选的，第一临界分切应力的计算式为：
23、；
24、；
25、第二临界分切应力的计算式为：
26、；
27、；
28、第三临界分切应力的计算式为：
29、；
30、其中，表示第一临界分切应力；表示第二临界分切应力；表示第三临界分切应力； b表示伯格斯矢量；表示泊松比；表示两个二次 γ'相表面之间的间距； r表示二次 γ'相的半径； f表示二次 γ'相的体积分数；表示反相畴界能； t表示位错的线张力； g表示样品在不同过热温度下的剪切模量。
31、优选的，临界分切应力总和值的计算式为：
32、；
33、；
34、；
35、；
36、；
37、；
38、；
39、其中，表示临界分切应力总和值；表示第一临界分切应力均值；表示第二临界分切应力均值；表示第三临界分切应力均值；表示第一发生概率；表示第二发生概率；表示第三发生概率； r表示二次 γ'相的半径；表示第二临界半径值；表示第一临界半径值； t表示半径小于第二临界半径值的二次 γ'相的数量；表示第 i个半径小于第二临界半径值的二次 γ'相的第二临界分切应力； q表示半径大于等于本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述基于一次γ'相的体积分数计算基体通道宽度包括：
3.根据权利要求1所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，得到临界分切应力总和值的过程包括：
4.根据权利要求3所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，第一临界分切应力的计算式为：
5.根据权利要求4所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，临界分切应力总和值的计算式为：
6.根据权利要求5所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，对第二临界分切应力均值与第三临界分切应力均值进行加权组合，得到剪切临界分切应力均值，计算式为：
7.根据权利要求6所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，最小蠕变速率的计算式为：
8.根据权利要求7所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，蒙克曼-格兰特关系式表示为：
【技术特征摘要】
1.一种考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，所述基于一次γ'相的体积分数计算基体通道宽度包括：
3.根据权利要求1所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，得到临界分切应力总和值的过程包括：
4.根据权利要求3所述的考虑过热影响的单晶合金蠕变寿命预测方法，其特征在于，第一临界分切应力的计算式为：
5.根据权利要求4所述的考虑过...
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