项目简介
项目名称
大型燃气轮机叶片镍基单晶材料的高温疲劳-蠕变性能研究
项目批准号
51071094
学科分类
E010802
工程与材料科学部
_金属材料
_金属材料的力学行为
_金属材料的疲劳与断裂
资助类型
工程与材料科学
负责人
施惠基
依托单位
清华大学
批准年份
2010
起止时间
201101-201312
批准金额
43.00万元
摘要
镍基单晶材料由于消除了晶界使得高温抗蠕变和疲劳性能大幅提高，被越来越多地用于大型燃气轮机叶片等关键热端部件。相比航空发动机，燃气轮机涡轮叶片尺寸更大，其疲劳和疲劳-蠕变引起的断裂故障严重影响燃气轮机的安全性和可靠性。这类材料的疲劳和疲劳-蠕变具有很强的晶体取向相关性，且表现出依赖于温度和载荷条件的断裂机制。本项目通过研究单晶材料在不同取向和温度区域的疲劳和疲劳-蠕变性能，给出其失效模式与温度和加载条件等的关系图，并基于微观观测得到各失效模式下对应的变形机制。在理论研究的基础上，提取与微结构演化和宏观力学响应密切相关的控制参数，建立考虑取向相关性的疲劳失效准则，进而考虑保载的影响得到蠕变-疲劳下的失效准则，为燃气轮机关键部件性能设计和安全评估提供技术手段和理论依据。进一步建立考虑疲劳-蠕变损伤的晶体塑性模型用于复杂温度场和载荷模式下的强度校核和损伤演化分析，为单晶叶片等复杂构件提供模拟工具。
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