材料的蠕变断裂韧性及影响因素分析

采用直流电位法进行2.25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性试验研究;建立了由试验数据确定材料蠕变断裂韧性的计算式;探讨了试验温度和时间对材料蠕变断裂韧性的影响规律。结果表明,2.25Cr1Mo钢的蠕变断裂韧性随着时间增长而减小,随温度升高而增大。基于蠕变裂纹扩展参量的蠕变断裂韧性估算式可以得到与试验结果相一致的预测值,并具有合理的保守性。

2.25Cr1Mo钢蠕变断裂韧性实验研究

采用CT试样对2.25Cr1Mo钢在550℃和565℃下的裂纹扩展试验,用直流电位法获得了蠕变裂纹扩展速率,计算得到了不同温度、不同时间下的蠕变断裂韧性。结果表明2.25Cr1Mo的蠕变断裂韧性随时间增大而减小,随着温度的升高而增大。

国产P92钢的蠕变裂纹扩展行为研究

对国产P92钢开展了600℃蠕变试验,得到了蠕变变形曲线、蠕变指数和蠕变延性等,再在600℃进行蠕变裂纹扩展行为试验研究,得到了蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^(*)的关系,将国产P92钢的性能与BS 7910数据进行比较,评估NSW模型的预测效果,计算得到材料的蠕变断裂韧性。结果表明,蠕变裂纹萌生时间和蠕变裂纹扩展速率与蠕变断裂力学参量C^(*)之间有较好的双对数线性相关性。国产P92钢的蠕变裂纹扩展性能优于BS 7910中9%Cr钢的平均性能,NSW模型的平面应力预测结果与试验数据接近,材料的蠕变断裂韧性随着服役时间的增大逐渐降低。该研究结果可以用于评估长期服役高温结构的安全性。

GH3535合金的蠕变裂纹扩展性能研究

在650℃下,对GH3535合金的蠕变裂纹扩展行为进行研究,得到了蠕变裂纹起裂时间ti、蠕变裂纹扩展速率da/dt和有效应力强度因子Kn、断裂参量C*的关系曲线,以及蠕变断裂韧性Kmat^c和蠕变裂纹起裂时间ti的关系,并与NSW裂纹扩展模型、Ainsworth蠕变断裂韧性预测结果进行比较,分析GH3535合金的容限能力。结果表明,蠕变裂纹扩展速率适合采用断裂参量C*进行关联,NSW模型平面应力预测结果与试验相近,平面应力预测结果偏于保守。采用Kn更适合关联蠕变裂纹起裂时间ti,在双对数坐标下Kn与ti呈线性关系。蠕变断裂韧性Kmat^c随时间ti增加而降低,Ainsworth估算方法略高于测试结果。从有效应力强度因子和蠕变强度的Ashby图中可以看出,GH3535合金具有较好的容限能力。