镍基合金FN3蠕变-疲劳交互试验特性研究

超高参数燃煤电站汽轮机工作条件非常复杂,有必要对复杂应力状况下的新材料力学行为进行评价。对进汽温度大于650℃的先进超超临界燃煤电站用镍基高温合金FN3,在725℃下进行了应变控制蠕变-疲劳交互试验,拉伸峰值应变保载时间为0.5 min和3 min。结合应变变程划分(SRP)模型和M-C模型,从半寿命对应的总应变划分出弹性应变和非弹性应变,将非弹性应变划分为拉向塑性与压向塑性应变、拉向蠕变与压向塑性应变、拉向蠕变与压向蠕变应变以及拉向塑性与压向蠕变应变,提出了各应变分量与失效循环次数的幂函数关系,并拟合各分量的关系参数。对试验结果和断口特征进行了比较分析,结果表明,在相同的应变幅下,随着保载时间的增加,FN3合金蠕变损伤量增加,疲劳失效次数降低。由于析出相的强化作用,合金抵抗裂纹扩展的能力增强,总失效时间增加。研究成果可为先进超超临界汽轮机机组高温部件的选材和使用提供参考。