RE含量及环境条件对SnAgCu钎焊接头蠕变断裂寿命的影响

采用搭接面积为1mm2的微型接头,研究了Ce-La混合稀土(RE)含量和环境条件对Sn2.5Ag0.7CuxRE钎料钎焊接头蠕变断裂寿命的影响。结果表明:添加微量RE可改变钎焊接头界面层金属间化合物的几何尺寸及形态,从而影响SnAgCuRE钎料合金钎焊焊点的蠕变断裂寿命。当RE添加量为0.1%时(质量分数,下同),焊点界面金属间化合物尺寸小且均匀,蠕变断裂寿命最长,为SnAgCu焊点蠕变断裂寿命的8.4倍,其值明显高于商用钎料Sn3.8Ag0.7Cu焊点的蠕变断裂寿命。在相同条件下,焊点的服役温度升高、应力增加,将导致焊点的蠕变断裂寿命下降。

Re对一种单晶高温合金蠕变断裂寿命的影响

在保持其它合金元素含量基本不变的情况下，分别加入２．２％、３．２％和４．２％的Ｒｅ浇注单晶高温合金试块，研究了Ｒｅ含量对单晶高温合金拉伸强度和蠕变断裂寿命等的影响。结果表明：随Ｒｅ含量增加，６４９℃条件下的拉伸强度下降但塑性升高；９８２℃／２４８．２ＭＰａ、１０３８℃／２０６．８ＭＰａ及１０７０℃／１７６．８ＭＰａ条件下的蠕变断裂寿命显著提高而塑性有所降低；在相同的试验条件下，随合金的Ｒｅ含量增加，在蠕变断裂寿命提高的同时，筏排组织变大。

蒸汽侧氧化膜对锅炉T91钢管蠕变断裂寿命的影响

建立了电站锅炉T91钢管蠕变断裂寿命计算模型,定量分析了蒸汽侧管壁温度和等效应力对T91受热管蠕变断裂寿命的影响,并对不同热负荷、不同尺寸受热管的计算结果进行了比较.结果表明:蒸汽侧氧化膜导致管壁温度升高是缩短部件蠕变断裂寿命的主要原因,等效应力增大是次要原因;受热管的蠕变断裂寿命随蒸汽侧氧化膜厚度的增加呈抛物线缩短;随管子热负荷的增加,蒸汽侧氧化膜对受热管蠕变断裂寿命的影响程度加剧;蒸汽侧氧化膜对外径较小的厚壁管子蠕变断裂寿命的影响较大.

新型耐热钢T91的蠕变断裂寿命估算

T91 /P91钢是国外为提高火力发电机组的效率而研制的一种高合金耐热钢 ,它是完成超临界发电机组主蒸汽参数由 5 66℃向 5 93℃过渡的关键材料。采用受约束蠕变孔洞生长模型计算了不同试验条件下T91钢的蠕变断裂时间 ,计算值与实测值相差不到 2倍。在对模型修正后 ,计算得到的断裂时间与实际值更为接近 。

用人工神经网络法预测镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命

根据大量镍基单晶高温合金在不同温度和应力下的蠕变断裂寿命数据,采用一种先进的人工神经网络方法建立运算模型,对合金在不同实验或运行条件下的蠕变断裂寿命进行了预测,并将测算结果与现有其它方法进行了比较。结果表明,所建网络能较准确预测第一、二、三代镍基单晶合金的蠕变断裂寿命,将正交试验分析与网络预测相结合,获得在982℃/250 MPa下给定合金成分范围的各元素对其蠕变断裂寿命影响程度的排序。

汽轮机螺栓偏斜对其蠕变断裂寿命的影响

目的研究汽轮机紧固螺栓在发生偏斜的情况下所产生的附加弯曲应力对螺栓蠕变断裂寿命的影响,探索准确进行蠕变寿命损耗计算的技术方法.方法分析螺栓偏斜所产生的附加弯曲应力,利用拉尔森-米勒参数法,采用多项式线性回归方程表达式,通过Cr-Mo-V钢蠕变断裂特性试验数据的下限曲线,研究附加弯曲应力对蠕变断裂特性曲线的影响,并对20Cr1Mo1VNb Ti B钢螺栓的蠕变损耗进行算例分析.结果确定了20Cr1Mo1VNb Ti B钢螺栓在4个不同偏转角下的蠕变断裂特性曲线,不同偏转角下的蠕变断裂寿命损耗值有较大的差异,相差数倍.由于螺栓偏斜而引起的附加应力有时相当大,故不能忽略.结论螺栓偏斜愈大,附加弯曲应力愈高,蠕变断裂寿命减低,笔者提出蠕变损耗的计算方法对于工程实际可提供技术支持.

基于机器学习的蠕变断裂寿命预测方法

工程结构的寿命预测问题是结构完整性领域的重要课题。通常,工程问题的解析解难以获得、经验解无法描述高维变量之间的非线性交互,而机器学习可以克服两者的局限性,是实现工程部件寿命预测的重要解决方案。基于此,提出了面向工程结构寿命预测问题的机器学习方案及优化的一般性方法。以316奥氏体不锈钢蠕变断裂寿命预测问题为例,基于高维数据集,使用BP神经网络、支持向量机、随机森林、高斯过程回归等机器学习模型,对316奥氏体不锈钢材料的蠕变断裂寿命进行预测。结果表明,基于机器学习的蠕变断裂寿命预测方法较之传统Larson-Miller方法具有更高精度。

基于Abductive网络的镍基单晶高温合金蠕变断裂寿命预测

通过建立镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命与合金成分、试验温度以及试验应力的4层Abductive网络预测模型,对CMSX-4与CMSX-10合金进行了不同试验条件下的寿命预测,并用试验所得的合金lgt_r-lgσ曲线进行了验证。结果表明:Abductive网络具有高的准确性与很好的适用性,能够准确预测不同成分镍基单晶高温合金的蠕变断裂寿命。

纳米Ag颗粒增强复合钎料蠕变性能的研究

制备纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料。研究不同温度载荷下复合钎料钎焊接头的蠕变断裂寿命,并与Sn-0.7Cu基体钎料钎焊接头进行对比。此外,确定纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料钎焊接头在不同温度和应力水平下的应力指数和蠕变激活能,建立复合钎料钎焊接头的稳态蠕变本构方程。结果表明,在不同的温度和应力下,与Sn-0.7Cu钎料钎焊接头相比,纳米Ag颗粒增强的Sn-Cu基复合钎料钎焊接头的蠕变断裂寿命均有所提高,且具有更高的蠕变激活能,说明复合钎料钎焊接头具有更优的抗蠕变性能。

Sn2.5Ag0.7Cu_xRE钎焊接头组织和高温蠕变行为的研究

通过金相显微镜、扫描电镜、透射电镜以及抗蠕变试验机等,研究Sn2.5Ag0.7Cu_xRE钎料合金以及钎焊接头的组织和高温蠕变行为。结果表明,Sn2.5Ag0.7Cu合金组织由富Sn基体相及共晶相构成。共晶相包含二元共晶相β-(Sn)+Cu_6Sn_5、Ag_3Sn+β-(Sn)和三元共晶相β-(Sn)+Ag_3Sn+Cu_6Sn_5。随着稀土含量的增加,合金组织细化作用显著,界面IMC的厚度降低,IMC由尺寸较大的扇贝状转变为波浪状。同时,合金蠕变断裂寿命不断增高,最高可以超过100 h,合金的晶界越来越明显,没有再结晶现象。

IC10合金涡轮叶片叶身不同部位取样的力学性能试验

为评估服役前IC10合金涡轮叶片不同部位的真实材料力学性能,与《航空发动机设计用材料数据手册》中采用标准试棒获得的性能数据进行对比。在选取的新叶片的叶身尾缘、叶背和叶盆处沿叶高方向完成小尺寸的工字形试验件取样,通过优化设计的工装在保证加载同轴度和安装一致性的基础上进行单轴加载试验,即900℃拉伸试验以及900℃、342/374 MPa的持久寿命试验。试验结果表明:试样均在平行段断裂,符合试验设计要求;相比于手册中标准试棒的测试数据,试样的抗拉强度下降约20%,持久寿命缩短达76%~85%;不同叶身部位的原始组织形貌相似,试样性能差别不大;应力提高会导致取样的持久寿命明显降低,其中盆侧取样的降低幅度最大,约64%。相比于标准试棒,叶身的本体取样兼具了铸造叶片的晶体取向和薄壁特征,在一定程度上可以真实反映叶片的力学性能,为客观评价IC10合金涡轮叶片材料力学性能奠定了基础。

Ni对SnAgCuRE钎料及其钎焊接头性能的影响

以商用Sn3.8Ag0.7Cu为参照系,研究了Ni对Sn2.5Ag0.7Cu0.1 RE钎料合金及其钎焊接头性能的影响。研究结果表明,添加0.05%(质量分数)Ni能在不降低Sn2.5Ag0.7Cu0.1RE钎料合金抗拉强度的同时显著提高其伸长率,是商用Sn3.8Ag0.7Cu的1.4倍;相应地钎焊接头的蠕变断裂寿命最长,为未添加Ni时的13.3倍,远高于现行商用Sn3.8Ag0.7Cu的,满足微电子连接高强韧高可靠性无铅钎料合金系的需求。

RE对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点性能的影响

利用X射线衍射分析仪(XRD)和JSM-5610LV扫描电镜(SEM)研究RE含量对Sn2.5Ag0.7Cu/Cu焊点界面区显微组织、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:Sn2.5Ag0.7CuxRE焊点界面区金属间化合物由靠近钎料侧Cu6Sn5和靠近Cu基板侧Cu3Sn构成;添加微量RE可细化Sn2.5Ag0.7Cu焊点内钎料合金的显微组织和改善钎焊接头界面区金属间化合物的几何尺寸及形态;当RE添加量为0.1%时,焊点的剪切强度最高,蠕变断裂寿命最长。

SnAgCu系无铅钎料合金力学性能及钎焊性能研究

利用光学显微镜、扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDX)及Instron电液伺服疲劳拉伸试验机,对SnAgCu系无铅钎料合金的力学性能和钎焊性能进行了研究。结果表明,适量的稀土元素Ce的添加显著地延长了Sn3Ag2.8Cu钎焊接头在室温下的蠕变断裂寿命,Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce钎焊接头的蠕变断裂寿命超过Sn3Ag2.8Cu钎料的9倍;同时,使Sn3Ag2.8Cu合金的延伸性能也得到了显著改善,伸长率达到15.7%;Sn3Ag2.8Cu-0.1Ce与铜基板的扩散层厚度比Sn37Pb厚,但是比Sn3Ag2.8Cu薄。

Ce对无铅焊锡合金组织及性能的影响

研究了不同稀土Ce含量对Sn3Ag2.8Cu无铅焊锡合金显微组织、熔化特性、铺展性能及蠕变断裂寿命的影响。试验结果表明,添加微量稀土Ce,对合金的熔化特性影响不大,但能够明显改善合金的铺展性能,当稀土质量分数为0.1%时,铺展面积提高约50%;同时,适量稀土的添加,能够显著细化无铅焊锡合金组织,但Ce质量分数超过0.1%,在组织中会出现稀土化合物;适量稀土Ce能够显著延长Sn3Ag2.8Cu钎料接头在室温下的蠕变断裂寿命,当稀土Ce质量分数为0.1%时,蠕变寿命达到Sn3Ag2.8Cu钎料的9倍以上。综合考虑,最佳稀土Ce质量分数为0.05%～0.1%。

Ni对SnAgCuRE钎料钎焊接头性能的影响

研究了Ni含量对SnAgCuRE/Cu钎焊接头金属间化合物(IMC)、剪切强度和蠕变断裂寿命的影响。结果表明:微量Ni能抑制钎焊接头界面区IMC的生长,减小IMC的尺寸,降低界面粗糙度,提高钎焊接头的力学性能。当Ni添加量为0.05%时,界面区IMC厚度减小且趋于平整,对应钎焊接头的剪切强度最大、蠕变断裂寿命最长。

含纳米铝颗粒SnAgCu钎料组织与性能

选择在SnAgCu钎料中添加纳米铝颗粒,改善无铅钎料的性能.结果表明,微量纳米铝颗粒可以增加SnAgCu钎料的润湿铺展面积,显著提高SnAgCu焊点的拉伸力和剪切力,添加过量时钎料的润湿性能会有一定程度的下降,经过优化分析发现纳米铝颗粒的最佳添加量应该控制在0.1%附近.对SnAgCu-xAl钎料的组织分析,发现纳米颗粒的添加,钎料组织得到明显的细化,树枝晶间距明显减小.对SnAgCu-xAl焊点进行蠕变拉伸测试,发现纳米铝颗粒可以显著提高SnAgCu焊点的蠕变断裂寿命,主要归因于纳米颗粒对位错的钉扎作用.

弥散强化对PtRh10高温力学性能及微观形貌的影响

通过对弥散强化的铂铑10合金(4GC1-QPR10)和普通铂铑10合金(4GC1-PR10)进行1400℃高温拉伸试验和蠕变断裂寿命试验,并用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)观察和分析断口附近的表面形貌、金相以及断口的微观组织结构,对比性地研究了二者在高温环境下的力学性能及微观组织变化,结果表明,在1400℃的高温拉伸和蠕变断裂寿命试验中,4GC1-QPR10的抗拉强度和屈服强度均明显高于4GC1-PR10,并保持相对高的延伸率,且在恒定载荷下,蠕变断裂寿命提升明显;4GC1-PR10晶粒严重长大,而4GC1-QPR10断口附近的晶粒仍然保持着纤维状组织,晶粒未明显长大;4GC1-QPR10和4GC1-PR10断口均为韧窝状,但4GC1-PR10断口处韧窝尺寸大小不均匀,而4GC1-QPR10断口处韧窝细小、密集,并在韧窝中或是韧窝周围均匀地分布着第二相颗粒。

锅炉蒸汽侧氧化膜对过热器金属壁温的影响分析

针对大型燃煤锅炉高温受热面沿宽度方向受热不均从而引发受热面超温的问题,以某600 MW超临界燃煤锅炉末级过热器为研究对象,结合高温受热面蒸汽侧氧化膜生长预测模型,通过热偏差计算,分析了氧化膜的生长对金属壁温的影响。结果表明:蒸汽侧氧化膜的生长引起管壁温度不同程度地升高,严重的可能导致过热器局部区域超温运行,从而降低了金属高温蠕变断裂寿命,因而热偏差计算中必须考虑氧化膜对金属壁温的影响。

用于制造飞机发动机的合金

美国一家公司制成了一种可在1000℃以上高温条件下使用并且具有很高强度的新型合金，适用于制造飞机发动机部件。试验表明，在1050℃的高温下，加以140kPa的应力，这种合金的蠕变断裂寿命约为5000h，是目前使用的高性能合金材料的3倍。这种新合金是以镍为基材，加入一定比例的钨、钛、钼、铬、铝、钽等金属元素制成的。