據(jù)統(tǒng)計(jì),,機(jī)械構(gòu)件中疲勞失效占50%~90%,,航空構(gòu)件中占80%以上,,因此,,在航空領(lǐng)域?qū)ζ谑嗫诘姆治鲅芯坑葹橹匾暋?
GH4169合金是一種鎳基變形高溫合金,,被廣泛用在渦輪盤,、渦輪軸、壓氣機(jī)葉片等部件上,,這些部件往往工作在高溫,、高載荷等復(fù)雜環(huán)境下,在這種服役條件和環(huán)境下,,材料的疲勞性能往往是直接影響其使用壽命的重要因素,。
鑒于此,科研人員研究了直接時(shí)效(DA)GH4169合金的650℃和室溫條件下不同應(yīng)力集中敏感系數(shù)的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣的疲勞斷口,,通過對(duì)疲勞源,、疲勞擴(kuò)展區(qū)和疲勞瞬斷區(qū)的研究,了解直接時(shí)效GH4169合金不同應(yīng)力集中敏感條件下的疲勞失效機(jī)制,。
實(shí)驗(yàn)材料為GH4169(DA)合金材料,。由優(yōu)質(zhì)GH4169合金在1600t水壓機(jī)上進(jìn)行90mm方料鍛制,并經(jīng)鍛后時(shí)效處理:720℃/8h/以50℃/h爐冷+620℃/8h空冷,。采用掃描電鏡對(duì)GH4169(DA)合金在室溫和650℃下的光滑(應(yīng)力集中敏感系數(shù)Kt=1)和缺口(應(yīng)力集中敏感系數(shù)Kt=3,、4)旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣斷口進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果如下:
?。?)GH4169(DA)合金室溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣(Kt=1)疲勞斷裂在大應(yīng)力狀態(tài)下具有多源疲勞斷裂特征,,在低應(yīng)力狀態(tài)下則具有單源疲勞斷裂特征。但不論多源還是單源疲勞斷裂,,疲勞裂紋均起始于表面加工缺陷處,。
(2)GH4169(DA)合金室溫旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣(Kt=3,、4)疲勞裂紋起源于缺口根部的加工缺陷處,,呈現(xiàn)多源特征。在高載荷下疲勞源數(shù)量較少,,低載荷下疲勞源數(shù)量較多,。隨疲勞載荷的逐漸降低,瞬斷區(qū)面積逐漸減小,,瞬斷區(qū)的偏心距離逐漸增大,,疲勞擴(kuò)展區(qū)面積逐漸增大,疲勞源區(qū)的擠壓損傷逐漸加重,,疲勞源區(qū)的臺(tái)階逐漸細(xì)小,。
(3)GH4169(DA)合金650℃旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣(Kt=1)疲勞斷裂均具有單源疲勞斷裂特征,疲勞裂紋起始于表面加工缺陷處,。
?。?)GH4169(DA)合金650℃旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣(Kt=3、4)疲勞斷裂均起源于缺口根部加工缺陷處,,呈多源疲勞斷裂特征,。隨疲勞載荷的逐漸降低,疲勞源區(qū)逐漸平滑,,可見疲勞弧線,,疲勞擴(kuò)展逐漸充分,瞬斷區(qū)面積逐漸減小,,瞬斷區(qū)的偏心距離逐漸增大,。
(5)GH4169(DA)合金650℃旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞試樣(Kt=1,、3,、4)疲勞斷口均有明顯氧化現(xiàn)象,疲勞裂紋源區(qū)氧化最嚴(yán)重,,擴(kuò)展區(qū)逐漸變色,,瞬斷區(qū)由于氧化時(shí)間短,氧化較弱,。隨著疲勞加載周次的增加,,應(yīng)力集中敏感系數(shù)的增大,氧化程度加劇,。