含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系统，属于材料科学领域，该方法通过获取裸合金性能参数，并根据裸合金性能参数建立裸合金Larson

【技术实现步骤摘要】
含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系统


[0001]本专利技术涉及材料科学
，特别是涉及一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系统。

技术介绍

[0002]高温合金作为最常用的航空发动机叶片材料，在服役过程中处于极高的温度，为了保证高温合金在使用过程中不被氧化，常在其表面制备一层高Al含量的抗氧化涂层，也称金属粘结层，通过在高温形成一层致密的氧化铝膜保护内部材料。金属粘结层虽然能够有效保护合金不被氧化，但是在制备及使用过程中，涂层与合金互扩散会导致合金力学性能的下降。
[0003]因为力学性能的下降难以量化，使得原有合金力学性能结果无法用于评价含涂层合金的力学性能，为保证航空发动机使用过程的安全，目前常用的方法(1)需要对含涂层合金的各项力学性能进行重新测试得到精确的结果。(2)此外，有文献指出可以认为高温下涂层不具有承载能力，从而认为涂层仅仅是降低了基体合金的承载面积(S2)。对含涂层合金寿命进行预测时，将施加在含涂层合金截面(截面积S1)上的应力σ1换算成合金实际承受的应力σ2，σ2＝σ1*S1/S2，得到一个高于测试应力σ1的应力值σ2，以该应力值下裸合金寿命数据作为含涂层合金寿命的预测值。
[0004]上述方法存在的局限性：法(1)，重新对含涂层合金的力学性能进行测试，由于高温合金的使用环境严酷，材料一旦失效，带来的损失难以估量，因此在合金筛选过程中需要衡量的材料指标繁多，测试时间及成本极高。合金在涂覆涂层后使用，各项性能数据均发生变化，如果不能对涂覆涂层后的合金的力学性能进行正确的预测，会导致前期大量的数据积累被浪费，重复试验造成大量的人力、物力浪费。法(2)，忽略涂层高温的承载能力，该方法认为涂层只是简单的不具备承载能力，虽然预测方法简单，效率较高，但是不同种类的金属粘结层对合金力学性能的影响并不相同。如果某种涂层具有一定的高温承载能力，那么这种预测方法预测的持久/蠕变寿命就会偏于保守，不利于充分发挥材料性能；而当某种涂层与基体合金相互作用强烈，除不承载外还可能损害合金基体力学性能，此时该方法预测的寿命又过于乐观，一旦材料失效，造成的后果不可估量。综上，该方法预测稳定性较差，精度较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系统，能够解决裸合金性能测试数据无法直接用于含涂层合金性能评价的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0007]本专利技术提供了一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法，所述预测方法包括：
[0008]获取裸合金性能参数数据，并根据所述裸合金性能参数数据建立裸合金Larson
‑
Miller曲线；所述裸合金性能参数数据包括温度、应力和对应温度和应力下的裸合金持久/蠕变寿命数据；
[0009]获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值；
[0010]根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金Larson
‑
Miller曲线，确定Larson
‑
Miller参数值，并获取所述Larson
‑
Miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力；
[0011]根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积；所述含涂层待测合金的等效承载面积为与所述含涂层待测合金等效的所述裸合金的承载面积；
[0012]根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。
[0013]可选地，所述裸合金Larson
‑
Miller参数的表达式为：
[0014]P＝T(C+lgτ)；
[0015]其中，P为裸合金Larson
‑
Miller参数，T为绝对温度，τ为合金持久/蠕变寿命，C是和合金材料有关的常数。
[0016]可选地，所述含涂层待测合金的等效承载面积的计算公式为：
[0017]S
′0＝S0*σ/σ
′
；
[0018]S0＝S1+S2；
[0019]其中，S
′0为含涂层待测合金的等效承载面积，S0为含涂层待测合金的总截面积，σ为含涂层待测合金的测试应力值，σ
′
为含涂层待测合金的等效应力值，S1为含涂层待测合金的涂层截面积，S2为含涂层待测合金的基体截面积。
[0020]为实现上述目的，本专利技术还提供了一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测系统，所述预测系统包括：
[0021]裸合金Larson
‑
Miller曲线建立单元，用于获取裸合金性能参数数据，并根据所述裸合金性能参数数据建立裸合金Larson
‑
Miller曲线；所述裸合金性能参数数据包括温度、应力和对应温度和应力下的裸合金持久/蠕变寿命数据；
[0022]含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值获取单元，用于获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值；
[0023]含涂层待测合金等效应力确定单元，用于根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金Larson
‑
Miller曲线，确定Larson
‑
Miller参数值，并获取所述Larson
‑
Miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力；
[0024]含涂层待测合金的等效承载面积确定单元，用于根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积；所述含涂层待测合金的等效承载面积为与所述含涂层待测合金等效的所述裸合金的承载面积；
[0025]含涂层待测合金持久/蠕变寿命预测单元，用于根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。
[0026]可选地，所述裸合金Larson
‑
Miller参数的表达式为：
[0027]P＝T(C+lgτ)；
[0028]其中，P为裸合金Larson
‑
Miller参数，T为绝对温度，τ为合金持久/蠕变寿命，C是
和合金材料有关的常数。
[0029]可选地，所述含涂层待测合金的等效承载面积的计算公式为：
[0030]S
′0＝S0*σ/σ
′
；
[0031]S0＝S1+S2；
[0032]其中，S
′0为含涂层待测合金的等效承载面积，S0为含涂层待测合金的总截面积，σ为含涂层待测合金的测试应力值，σ
′
为含涂层待测合金的等效应力值，S1为含涂层待测合金的涂层截面积，S2为含涂层待测合金的基体截面积
[0033]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法，其特征在于，所述预测方法包括：获取裸合金性能参数数据，并根据所述裸合金性能参数数据建立裸合金Larson
‑
Miller曲线；所述裸合金性能参数数据包括温度、应力和对应温度和应力下的裸合金持久/蠕变寿命数据；获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值；根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金Larson
‑
Miller曲线，确定Larson
‑
Miller参数值，并获取所述Larson
‑
Miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力；根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积；所述含涂层待测合金的等效承载面积为与所述含涂层待测合金等效的所述裸合金的承载面积；根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。2.根据权利要求1所述的含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法，其特征在于，所述裸合金Larson
‑
Miller参数的表达式为：P＝T(C+lgτ)；其中，P为裸合金Larson
‑
Miller参数，T为绝对温度，τ为合金持久/蠕变寿命，C是和合金材料有关的常数。3.根据权利要求1所述的含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法，其特征在于，所述含涂层待测合金的等效承载面积的计算公式为：S
′0＝S0*σ/σ
′
；S0＝S1+S2；其中，S
′0为含涂层待测合金的等效承载面积，S0为含涂层待测合金的总截面积，σ为含涂层待测合金的测试应力值，σ
′
为含涂层待测合金的等效应力值，S1为含涂层待测合金的涂层截面积，S2为含涂层待测合金的基体截面积。4.一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测系统，其特征在于，所述预测系统包括：裸合金Larson
‑
Mil...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，刘原，裴延玲，李树索，宫声凯，
申请(专利权)人：北航四川西部国际创新港科技有限公司，
类型：发明
国别省市：