[發(fā)明專利]基于真實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）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

本公開涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于真實葉片樣品的鎳基單晶合金的蠕變壽命預(yù)測方法。該蠕變壽命預(yù)測方法包括：對渦輪葉片上不同部位的多個真實葉片樣品進行蠕變試驗，以得到各個真實葉片樣品的蠕變曲線；對多個真實葉片樣品的蠕變試驗過程進行觀測，以得到鎳基單晶合金的滑移系開動規(guī)律；基于蠕變曲線和滑移系開動規(guī)律，構(gòu)建出真實葉片樣品的蠕變本構(gòu)模型和蠕變損傷模型；基于蠕變本構(gòu)模型和蠕變損傷模型，構(gòu)建出真實葉片樣品的壽命預(yù)測模型。該蠕變壽命預(yù)測方法能夠?qū)︽嚮鶈尉Ш辖鸬娜渥儔勖M行計算，也有助于較為精確地了解渦輪葉片的壽命情況，并為工程實際提供一定的借鑒。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及航空技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于真實葉片樣品的鎳基單晶合金的蠕變壽命預(yù)測方法。

背景技術(shù)

眾所周知，鎳基單晶合金具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，通常用來制造航空發(fā)動機中的渦輪葉片。近年來，隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展，對大尺寸渦輪葉片的需求不斷增多，而大尺寸渦輪葉片制備中可能出現(xiàn)界面彎曲、溫度梯度不足和對流等問題，均會導(dǎo)致鎳基單晶合金的晶體取向存在偏差。

同時，隨著渦輪葉片中氣冷結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜，由于在凝固過程中受葉片幾何尺寸、合金成分、凝固工藝等因素影響，導(dǎo)致在定向凝固及后期的熱處理過程中渦輪葉片上不同部位的晶體取向存在差異，而這些差異使得渦輪葉片容易產(chǎn)生蠕變裂紋，進而導(dǎo)致渦輪葉片失效或斷裂。

目前，對因晶體取向差異而導(dǎo)致的蠕變性能差異的研究相對較少，且多集中在對標(biāo)準(zhǔn)棒狀樣品或標(biāo)準(zhǔn)板狀樣品的蠕變壽命進行研究，而很少有人基于真實渦輪葉片的取樣樣品對鎳基單晶合金的蠕變壽命進行研究。

所述背景技術(shù)部分公開的上述信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此它可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

發(fā)明內(nèi)容

本公開的目的在于提供一種基于真實葉片樣品的鎳基單晶合金的蠕變壽命預(yù)測方法，能夠?qū)︽嚮鶈尉Ш辖鸬娜渥儔勖M行計算，也有助于較為精確地了解渦輪葉片的壽命情況，并為工程實際提供一定的借鑒。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本公開采用如下技術(shù)方案：

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種基于真實葉片樣品的鎳基單晶合金的蠕變壽命預(yù)測方法，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真實葉片樣品進行蠕變試驗，以得到各個所述真實葉片樣品的蠕變曲線；

對多個所述真實葉片樣品的蠕變試驗過程進行觀測，以得到鎳基單晶合金的滑移系開動規(guī)律；

基于所述蠕變曲線和所述滑移系開動規(guī)律，構(gòu)建出所述真實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)建出所述真實葉片樣品的壽命預(yù)測模型。

在本公開的一種示例性實施例中，所述真實葉片樣品的數(shù)量為三個，三個所述真實葉片樣品分別為葉尖部樣品、葉身部樣品和葉根部樣品。

在本公開的一種示例性實施例中，基于所述蠕變曲線和所述滑移系開動規(guī)律，構(gòu)建所述真實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規(guī)律，獲取所述試驗件的滑移系參數(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。