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GH3044合金是一種固溶強化的裸基抗氧化合金，在900T以下具有較高的塑性和適中的熱強度，抗氧化性能優(you) 異。適合製造900%:以下航空發動機主燃燒室、加力燃燒室零件長期。在實際服役條件下，由於(yu) 長期高溫和複雜交變載荷的作用，航空發動機熱端零件經常發生高應力(應變)水平的低周疲勞損傷(shang) 。因此，高溫下應變和疲勞造成的損傷(shang) 成為(wei) 影響此類部件使用壽命的一個(ge) 不可忽視的因素。對GH3044合金在600 D應變控製模式下的低周疲勞性能進行了分析和測試，研究了其循環應力應變響應行為(wei) 、應變壽命關(guan) 係等。被研究過介紹了該合金在應變控製下疲勞變形和損傷(shang) 的一般規律，並利用各種模型預測了該合金的疲勞壽命，可為(wei) 該合金的成分設計、壽命確定和壽命延長提供參考。
試驗材料實驗材料為(wei) GH3044棒材，其密度為(wei) 8。89×10 ×,采用電弧爐和真空自耗再溶解工藝熔煉kg/m3o合金，軋製成直徑為(wei) 18mm×1000mm的棒材。固溶(H40°C，保溫1h，空冷)後，按照圖1加工成低周疲勞試樣進行試驗。合金的化學成分如表1所示。
檢測方法低周疲勞試驗在島津EHF-EA10電液伺服疲勞試驗機上進行。試驗采用軸向全應變控製。引伸計的標距為(wei) 12mm，標距內(nei) 的應變通過引伸計與(yu) 樣品表麵通過應時刀口接觸來測量。加載波形為(wei) 總角波，應變比(最小應變與(yu) 最大應變之比)為(wei) -1，試驗溫度為(wei) 600t·t，試樣由爐內(nei) 電阻絲(si) 加熱，溫度波動由分布在標距附近的熱電偶控製，溫度波動控製在2以內(nei) 。實驗的數據采集由計算機完成，每次實驗進行到樣品斷裂。鋼絞線試驗方法參照GB/T 15248- 2008《金屬材料軸向等幅低周試驗方法》的規定。超聲波清洗後，用JSM 5600LV掃描電鏡觀察斷裂試樣。
循環應力應變行為(wei) 材料的循環應力應變性能反映了材料在低周疲勞下的真實應力應變特性。循環應力應變關(guan) 係可以用應力幅和塑性應變幅(3)來表示，即公式(1):
其中A//2為(wei) 循環應力幅，優(you) ，/2為(wei) 循環塑性應變幅，<為(wei) 循環硬化指數，top為(wei) 循環強度係數。圖2顯示了GH3044合金在600℃下的循環應力-應變關(guan) 係曲線，圖中的所有數據點都是從(cong) 半衰期(N/2)時的循環磁滯回線獲得的。根據公式(1 ),可以通過使用雙對數坐標對數據進行線性回歸分析來獲得/和k’的值，如表2所示。圖中實線是擬合實驗數據得到的近似曲線。
循環應力響應行為(wei) 在低周疲勞性能試驗中，對於(yu) 每個(ge) 給定的總應變幅值，記錄應力值隨循環次數的變化。應力隨循環次數的變化(即材料的循環應力響應曲線)宏觀上反映了合金在不同溫度和其他實驗條件下的應變硬化/軟化行為(wei) ，是材料微觀結構變化的宏觀表現。圖3顯示了GH3044合金在600噸下的循環應力響應曲線。從(cong) 圖3可以看出，在不同的外加總應變幅下，GH3044合金600始終表現出循環硬化現象。這是因為(wei) 在疲勞循環變形過程中，位錯之間以及位錯與(yu) 析出物之間的相互作用會(hui) 強烈阻礙位錯運動，從(cong) 而導致位錯堵塞。因此，必須增加外加載荷以保持應變不變，這將導致循環應力的增加，即循環硬化(1)；圖中還有一個(ge) 重音的突降。這種驟降是由於(yu) 材料在反複循環變形後的疲勞損傷(shang) ，導致裂紋失穩擴展階段。
anson-Coffin方
程目前，國內(nei) 材料數據手冊(ce) 中采用Manson-Coffin方程來處理低周疲勞。對於(yu) 總應變控製的低周疲勞試驗，總應變幅由兩(liang) 部分(3)組成:岩溶應變幅和彈性應變幅，即:
它們(men) 是彈性應變幅、塑性應變幅和總應變幅。對於(yu) 沒有穩定遲滯回線的材料，塑性應變幅值和彈性應變幅值通常由半衰期的應力-應變遲滯回線得到。此外，它們(men) 與(yu) 疲勞壽命有以下關(guan) 係:
其中，er '是疲勞強度係數，即疲勞延展性係數，2是斷裂時載荷的倒數，6是疲勞強度指數，C是疲勞延展性指數，E是彈性模量MPa。為(wei) 了更實際地反映低周疲勞特性，循環條件下的動態彈性模量作為(wei) 實際運行中的彈性模量。總應變幅值和材料低周疲勞壽命之間的關(guan) 係可表示如下:
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5低周疲勞斷口形貌觀察了GH3044和600Y的低周疲勞斷口形貌。當應變幅較大時，斷口的疲勞區較小，斷口的疲勞區所占比例較大。疲勞斷裂有三個(ge) 區域，即疲勞源區、擴展區和瞬時斷裂區。畫圖7和圖8分別顯示了GH3044合金600 dragon的高應變振幅。(△旦尼爾/2 = 0。8%，這裏= 570)和低應變幅(優(you) /2 = 0.3%，稱為(wei) =13215)。從(cong) 圖中可以看出，在不同的應變幅下，疲勞裂紋都是沿試樣表麵起始的，但在高應變幅下，疲勞裂紋是沿試樣表麵多點起始的(見圖7a)，在源區附近可以看到明顯的徑向脊狀形貌；然而，在低應變幅下，疲勞斷裂源於(yu) 試樣表麵，是一個(ge) 點源(見圖8a)。在不同的應變幅下，在膨脹區可以看到明顯的疲勞帶和二次裂紋(見圖7b和圖8b)，瞬時斷裂區以韌窩斷裂為(wei) 特征，但韌窩較淺，有劃痕(見圖7c和圖8c）。
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結論(1）GH3044合金在600Y時在不同應變振幅下表現出循環硬化；(2) Manson- Coffin方程、三參數μ函數方程和拉伸滯回能量模型(。Stergren)對GH3044合金600的壽命預測精度基本在彌散帶的2倍以內(nei) ，但拉伸滯後能量模型在標準差和彌散帶方麵的壽命預測精度優(you) 於(yu) Manson-Coffin方程和三參數簾函數公式。(3)疲勞裂紋均起源於(yu) 試樣表麵，但在高應變幅下表現為(wei) 多源特征，在低應變幅下表現為(wei) 單源特征。
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