一种TiAl合金的高温蠕变和疲劳行为及其寿命预测方法

金属学报, 2013, 49(11): 1311-1317. doi: 10.3724/SP.J.1037.2013.00434

一种TiAl合金的高温蠕变和疲劳行为及其寿命预测方法

于慧臣 ^1, , 董成利 ^2, , 焦泽辉 ^3, , 孔凡涛 ^4, , 陈玉勇 ^5, , 苏勇君 ^6,

1.北京航空材料研究院航空材料检测与评价北京市重点实验室,先进高温结构材料国防科技重点实验室,北京100095

2.北京航空材料研究院航空材料检测与评价北京市重点实验室,先进高温结构材料国防科技重点实验室,北京100095

3.北京航空材料研究院航空材料检测与评价北京市重点实验室,先进高温结构材料国防科技重点实验室,北京100095

4.哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室,哈尔滨,150001

5.哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室,哈尔滨,150001

6.哈尔滨工业大学金属精密热加工国防科技重点实验室,哈尔滨,150001

基金项目: National Basic Research and Development Programme of China(2011CB605506) National Natural Science Foundation of China(51074058) 国家重点基础研究发展计划项目2011CB605506及国家自然科学基金项目51074058资助

关键词：双态 , 全片层 , 蠕变 , 低周疲劳 , 寿命预测

HIGH TEMPERATURE CREEP AND FATIGUE BEHAVIOR AND LIFE PREDICTION METHOD OF A TiAl ALLOY

Keywords： duplex , fully lamellar , creep , low cycle fatigue , life prediction

针对双态(duplex,DP)和全片层(fully lamellar,FL)不同组织形态的Ti-43Al-9V-Y金属间化合物合金,开展了高温蠕变(700℃)和高温低周疲劳(700和750℃)实验,研究其高温蠕变、疲劳变形行为和寿命预测方法.首先采用Omega法对2种组织形态TiAl合金的蠕变变形行为进行了数值模拟,并对其持久寿命进行了预测,然后在Walker应变的基础上提出了新的寿命模型,对2种组织形态TiAl合金的疲劳寿命进行了预测.研究结果表明:(1)2种组织形态TiAl合金的高温蠕变实验曲线仅包含稳态和加速蠕变阶段,而不包含初始蠕变阶段,且Omega法能够对2种组织形态TiAl合金的高温蠕变变形行为进行准确地表征；(2)相同温度和应力水平下,FL组织形态TiAl合金的持久寿命比DP组织形态TiAl合金的长,且Omega法预测的持久寿命与相应的实验寿命吻合得很好；(3)在相同温度和载荷条件下,DP组织形态TiAl合金的疲劳寿命比FL组织形态TiAl合金的长,且采用新提出的寿命模型能够对2种不同组织形态TiAl合金的疲劳寿命进行预测,预测的寿命全部位于实验寿命的±3倍分散带以内.

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