[發(fā)明專利]含涂層高溫合金高溫持久/蠕變壽命的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210335014.3
• 申請(qǐng)日: 2022-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN114566236A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張恒;劉原;裴延玲;李樹索;宮聲凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北航(四川)西部國(guó)際創(chuàng)新港科技有限公司
• 主分類號(hào): G16C60/00
• 分類號(hào): G16C60/00;G06F30/20;G06F119/04;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙興華

本發(fā)明涉及一種含涂層高溫合金高溫持久/蠕變壽命的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，屬于材料科學(xué)領(lǐng)域，該方法通過獲取裸合金性能參數(shù)，并根據(jù)裸合金性能參數(shù)建立裸合金Larson?Miller曲線，獲取含涂層待測(cè)合金在測(cè)試溫度和測(cè)試應(yīng)力下的含涂層待測(cè)合金持久/蠕變壽命測(cè)試值，根據(jù)該壽命測(cè)試值和裸合金Larson?Miller曲線，確定Larson?Miller參數(shù)值，并獲取該參數(shù)值對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，將應(yīng)力值作為含涂層待測(cè)合金的等效應(yīng)力，根據(jù)等效應(yīng)力，確定含涂層待測(cè)合金的等效承載面積，根據(jù)該等效承載面積，對(duì)不同溫度和應(yīng)力條件下的含涂層待測(cè)合金進(jìn)行持久/蠕變壽命預(yù)測(cè)。本發(fā)明測(cè)試時(shí)間短，成本低，預(yù)測(cè)結(jié)果的可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含涂層高溫合金高溫持久/蠕變壽命的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高溫合金作為最常用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片材料，在服役過程中處于極高的溫度，為了保證高溫合金在使用過程中不被氧化，常在其表面制備一層高Al含量的抗氧化涂層，也稱金屬粘結(jié)層，通過在高溫形成一層致密的氧化鋁膜保護(hù)內(nèi)部材料。金屬粘結(jié)層雖然能夠有效保護(hù)合金不被氧化，但是在制備及使用過程中，涂層與合金互擴(kuò)散會(huì)導(dǎo)致合金力學(xué)性能的下降。

因?yàn)榱W(xué)性能的下降難以量化，使得原有合金力學(xué)性能結(jié)果無法用于評(píng)價(jià)含涂層合金的力學(xué)性能，為保證航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用過程的安全，目前常用的方法(1)需要對(duì)含涂層合金的各項(xiàng)力學(xué)性能進(jìn)行重新測(cè)試得到精確的結(jié)果。(2)此外，有文獻(xiàn)指出可以認(rèn)為高溫下涂層不具有承載能力，從而認(rèn)為涂層僅僅是降低了基體合金的承載面積(S2)。對(duì)含涂層合金壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，將施加在含涂層合金截面(截面積S1)上的應(yīng)力σ₁換算成合金實(shí)際承受的應(yīng)力σ₂，σ₂＝σ₁*S1/S2，得到一個(gè)高于測(cè)試應(yīng)力σ₁的應(yīng)力值σ₂，以該應(yīng)力值下裸合金壽命數(shù)據(jù)作為含涂層合金壽命的預(yù)測(cè)值。

上述方法存在的局限性：法(1)，重新對(duì)含涂層合金的力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，由于高溫合金的使用環(huán)境嚴(yán)酷，材料一旦失效，帶來的損失難以估量，因此在合金篩選過程中需要衡量的材料指標(biāo)繁多，測(cè)試時(shí)間及成本極高。合金在涂覆涂層后使用，各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)均發(fā)生變化，如果不能對(duì)涂覆涂層后的合金的力學(xué)性能進(jìn)行正確的預(yù)測(cè)，會(huì)導(dǎo)致前期大量的數(shù)據(jù)積累被浪費(fèi)，重復(fù)試驗(yàn)造成大量的人力、物力浪費(fèi)。法(2)，忽略涂層高溫的承載能力，該方法認(rèn)為涂層只是簡(jiǎn)單的不具備承載能力，雖然預(yù)測(cè)方法簡(jiǎn)單，效率較高，但是不同種類的金屬粘結(jié)層對(duì)合金力學(xué)性能的影響并不相同。如果某種涂層具有一定的高溫承載能力，那么這種預(yù)測(cè)方法預(yù)測(cè)的持久/蠕變壽命就會(huì)偏于保守，不利于充分發(fā)揮材料性能；而當(dāng)某種涂層與基體合金相互作用強(qiáng)烈，除不承載外還可能損害合金基體力學(xué)性能，此時(shí)該方法預(yù)測(cè)的壽命又過于樂觀，一旦材料失效，造成的后果不可估量。綜上，該方法預(yù)測(cè)穩(wěn)定性較差，精度較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種含涂層高溫合金高溫持久/蠕變壽命的預(yù)測(cè)方法及系統(tǒng)，能夠解決裸合金性能測(cè)試數(shù)據(jù)無法直接用于含涂層合金性能評(píng)價(jià)的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

本發(fā)明提供了一種含涂層高溫合金高溫持久/蠕變壽命的預(yù)測(cè)方法，所述預(yù)測(cè)方法包括：

獲取裸合金性能參數(shù)數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述裸合金性能參數(shù)數(shù)據(jù)建立裸合金Larson-Miller曲線；所述裸合金性能參數(shù)數(shù)據(jù)包括溫度、應(yīng)力和對(duì)應(yīng)溫度和應(yīng)力下的裸合金持久/蠕變壽命數(shù)據(jù)；

獲取含涂層待測(cè)合金在測(cè)試溫度和測(cè)試應(yīng)力條件下的含涂層待測(cè)合金持久/蠕變壽命測(cè)試值；

根據(jù)所述含涂層待測(cè)合金持久/蠕變壽命測(cè)試值和所述裸合金Larson-Miller曲線，確定Larson-Miller參數(shù)值，并獲取所述Larson-Miller參數(shù)值對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值，將所述應(yīng)力值作為所述含涂層待測(cè)合金的等效應(yīng)力；