[發(fā)明專利]基于真實(shí)葉片樣品的鎳基單晶合金的蠕變壽命預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011305100.7
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112630045A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷淑寧;溫志勛;岳珠峰;楊艷秋;李振威
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01N3/18
• 分類號: G01N3/18;G01N3/08;G01N3/24;G01N23/2251
• 代理公司: 北京律智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 闞梓瑄

1.一種基于真實(shí)葉片樣品的鎳基單晶合金的蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述蠕變壽命預(yù)測方法包括：

對渦輪葉片上不同部位的多個(gè)真實(shí)葉片樣品進(jìn)行蠕變試驗(yàn)，以得到各個(gè)所述真實(shí)葉片樣品的蠕變曲線；

對多個(gè)所述真實(shí)葉片樣品的蠕變試驗(yàn)過程進(jìn)行觀測，以得到鎳基單晶合金的滑移系開動(dòng)規(guī)律；

基于所述蠕變曲線和所述滑移系開動(dòng)規(guī)律，構(gòu)建出所述真實(shí)葉片樣品的蠕變本構(gòu)模型和蠕變損傷模型；

基于所述蠕變本構(gòu)模型和所述蠕變損傷模型，構(gòu)建出所述真實(shí)葉片樣品的壽命預(yù)測模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述真實(shí)葉片樣品的數(shù)量為三個(gè)，三個(gè)所述真實(shí)葉片樣品分別為葉尖部樣品、葉身部樣品和葉根部樣品。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，基于所述蠕變曲線和所述滑移系開動(dòng)規(guī)律，構(gòu)建所述真實(shí)葉片樣品的蠕變本構(gòu)模型和蠕變損傷模型，包括：

基于所述蠕變曲線，獲取所述試驗(yàn)件的蠕變曲線參數(shù)，所述蠕變曲線參數(shù)包括溫度蠕變參數(shù)、初始損傷率、臨界分切應(yīng)力、伯格斯矢量模和材料常數(shù)；

基于所述滑移系開動(dòng)規(guī)律，獲取所述試驗(yàn)件的滑移系參數(shù)，所述滑移系參數(shù)包括滑移方向、滑移面單位法向量、材料筏化速率；

基于所述溫度蠕變參數(shù)、所述滑移方向和所述滑移面單位法向量，構(gòu)建出所述蠕變本構(gòu)模型；

結(jié)合所述蠕變本構(gòu)模型，基于所述初始損傷率、所述臨界分切應(yīng)力、所述伯格斯矢量模、所述材料常數(shù)和所述材料筏化速率，構(gòu)建出所述蠕變損傷模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述蠕變本構(gòu)模型滿足如下第一關(guān)系式：

式中，為所述真實(shí)葉片樣品的蠕變剪應(yīng)變率；α代表所述真實(shí)葉片樣品的不同滑移系；A為所述真實(shí)葉片樣品的第一溫度蠕變參數(shù)；n為所述真實(shí)葉片樣品的第二溫度蠕變參數(shù)；τ^(α)是所述滑移系的分切應(yīng)力，且

其中，σ為所述真實(shí)葉片樣品在晶軸系下的應(yīng)力張量；P^(α)為取向因子；m^(α)為所述滑移系的滑移方向；n^(α)為所述滑移面的單位法向量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述蠕變損傷模型滿足如下第二關(guān)系式：

式中，ω^(α)為所述真實(shí)葉片樣品的材料損傷；為所述真實(shí)葉片樣品的損傷率；為所述初始損傷率；

τ^(α)為所述滑移系的蠕變分切應(yīng)力；τ_or為所述真實(shí)葉片樣品的蠕變門檻應(yīng)力；為所述真實(shí)葉片樣品的蠕變阻礙應(yīng)力；τ_c為所述臨界分切應(yīng)力；

β為常數(shù)；χ為所述真實(shí)葉片樣品的第三溫度蠕變參數(shù)；φ為所述真實(shí)葉片樣品的第四溫度蠕變參數(shù)；

為所述真實(shí)葉片樣品的初始蠕變剪應(yīng)變率；為所述真實(shí)葉片樣品的穩(wěn)態(tài)蠕變剪應(yīng)變率。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述蠕變的門檻應(yīng)力τ_or滿足如下第三關(guān)系式：

式中，G為所述真實(shí)葉片樣品的剪切模量；b為所述伯格斯矢量模；λ為所述材料常數(shù)；κ為所述真實(shí)葉片樣品的基體通道當(dāng)前寬度，且

其中，κ₀為所述真實(shí)葉片樣品的初始基體通道寬度；c₁為所述材料筏化速率，且所述材料筏化速率c₁的取值范圍為0.01～0.02mm/s；t為蠕變時(shí)間。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的蠕變壽命預(yù)測方法，其特征在于，所述阻礙應(yīng)力滿足如下第四關(guān)系式：

式中，c₂為常量；為鎳基單晶合金中γ基體的位錯(cuò)密度，且演化規(guī)律為：

其中，k₁為表征位錯(cuò)應(yīng)力硬化的材料常數(shù)；k₂為表征位錯(cuò)應(yīng)力恢復(fù)的材料常數(shù)。