镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法技术

技术编号:42542021 阅读:47 留言:0更新日期:2024-08-27 19:45
本发明专利技术公开了一种镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法。所述损伤容限设计方法包括:(1)对轮盘进行应力分析,将第一主应力最大点近表面位置选定为脏白斑部位;(2)制备含脏白斑缺陷疲劳试样,通过低循环疲劳试验确定脏白斑缺陷在不同应力水平下的脏白斑裂纹萌生寿命;(3)对轮盘第一主应力最大点的近表面位置存在脏白斑缺陷开展裂纹扩展分析,计算轮盘的裂纹扩展寿命;(4)以裂纹萌生寿命与裂纹扩展寿命之和作为轮盘含脏白斑缺陷的疲劳寿命。本发明专利技术以裂纹萌生寿命与裂纹扩展寿命之和作为轮盘含脏白斑缺陷的疲劳寿命,从而评估镍基变形高温合金对于脏白斑缺陷的损伤容限能力,补充现有技术的空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航空发动机,特别地,涉及一种镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法


技术介绍

1、白斑是碳化物及碳化物形成元素或强化元素减少而形成的负偏析,经腐蚀后为浅色区域。白斑又可分为分离状白斑、树枝状白斑和凝固状白斑。分离状白斑亮色,与基体有明显的边界,通常出现在坯料横断面的1/2半径至中心处,其晶体尺寸大于或等于基体,硬度低于基体。树枝状白斑,呈树枝晶形式,与基体间有一个扩散型的界面,通常存在于坯料的中心区。分离状和树枝状白斑产生原因为:真空自耗重熔中锭冠掉落、电极掉落。树枝状白斑中nb、ti和al等元素的贫化程度小于分离状白斑,无夹杂物伴生,较干净。凝固状白斑出现在钢锭的底部区域(表面至1/2r处),它与基体的界面不清晰,呈线状、环状或钩状,过去也称为白腐蚀点、小白斑、白圈等。产生原因为凝固速度减缓。凝固状白斑中,元素的贫化很小。目前研究表明树枝状白斑和凝固状白斑对高温合金性能影响不大,并且通过三重熔炼工艺和凝固条件的控制,能够很好的消除类似的缺陷。

2、有研究认为分离状白斑的晶体尺寸与基体差异过大时,会降低材料的低周疲劳寿命。并且,本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,所述步骤1中应力分析包括对镍基高温合金轮盘进行二维瞬态应力计算,得到参考循环过程中轮盘第一主应力最大出现时刻,选取该时刻对轮盘进行三维应力分析。

3.根据权利要求1所述的镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,所述低循环疲劳试验以可检最小脏白斑尺寸作为损伤容限分析的初始裂纹尺寸进行试验,建立不同应力水平下脏白斑裂纹萌生寿命数据库。

4.根据权利要求1所述的镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方...

【技术特征摘要】

1.一种镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,所述步骤1中应力分析包括对镍基高温合金轮盘进行二维瞬态应力计算,得到参考循环过程中轮盘第一主应力最大出现时刻,选取该时刻对轮盘进行三维应力分析。

3.根据权利要求1所述的镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,所述低循环疲劳试验以可检最小脏白斑尺寸作为损伤容限分析的初始裂纹尺寸进行试验,建立不同应力水平下脏白斑裂纹萌生寿命数据库。

4.根据权利要求1所述的镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,所述镍基高温合金轮盘含脏白斑缺陷的疲劳寿命大于设计寿命或者两倍检修周期,则该轮盘具备脏白斑损伤容限能力。

5.根据权利要求1所述的镍基高温合金脏白斑缺陷损伤容限设计方法,其特征在于,所述步骤2中含脏白斑缺陷的疲劳试样的制备方法包括:切割高温合金棒料,将脏白斑缺陷材料植入,再通过焊接、热等静压,获得确定尺寸的脏白斑植入高温合金棒料,通过锻...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘宗晖熊望骄张弓王建方李概奇甄博
申请(专利权)人:中国航发湖南动力机械研究所
类型:发明
国别省市:

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