摘要：針對Haynes 230鎳基超合金進行總應(yīng)變操控的高溫低周疲憊實驗。結(jié)果表明， 在816℃和927℃時，資料在較高應(yīng)變規(guī)模內(nèi)表現(xiàn)出循環(huán)硬化/軟化行為，在較低的應(yīng)變規(guī)模內(nèi)表現(xiàn)出循環(huán)硬化/飽滿行為。一般來說，疲憊壽數(shù)跟著溫度的進步而下降。然而，在總應(yīng)變規(guī)模高于1.0%時，由于在半壽數(shù)時927℃比816℃有較小的塑性應(yīng)變幅，然后導(dǎo)致了疲憊壽數(shù)在927℃時比在816℃時更長。選用Manson-C of in方程和能量法進行了疲憊壽數(shù)猜測， 并選用方差和渙散帶因子兩個參量對兩種模型的猜測能力進行比較， 結(jié)果表明Manson-Coff n方程的猜測作用較好。關(guān)鍵詞：Haynes 230鎳基超合金； 高溫低周疲憊； 循環(huán)硬化； 疲憊壽數(shù)猜測

導(dǎo)言

Haynes 230鎳基超合金是一種Ni-Cr-W-Mo高溫合金，具有優(yōu)異的高溫強度、出色的抗氧化和抗氮化性，以及良好的可制造性和優(yōu)異的長期熱穩(wěn)定性等，其被廣泛應(yīng)用在航空航天、電力、工業(yè)加熱和化學(xué)加工行業(yè)，特別是在焊接結(jié)構(gòu)的板材和板材產(chǎn)品中。在高溫環(huán)境和交變應(yīng)力作用下產(chǎn)生的疲憊損害對結(jié)構(gòu)資料力學(xué)性能的影響尤為杰出，因而，高溫下資料疲憊問題的研討對高溫部件的規(guī)劃非常重要21。當(dāng)前針對該資料進行過一些研討。劉毅等“研討發(fā)現(xiàn)，動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺度以及體積分?jǐn)?shù)跟著變形溫度的升高而添加，跟著應(yīng)變速率的添加而減少； Yoon等的研討表明， 不連續(xù)沉積過程所構(gòu)成的層狀碳化物在鋸齒形樣品中表現(xiàn)得更為明顯，在標(biāo)準(zhǔn)樣品中，位錯釘扎所構(gòu)成的硬化效應(yīng)來自于在蠕變初始階段沉積下來的晶內(nèi)碳化物； Barrett等針對Haynes 230資料進行了一系列等溫疲憊實驗，結(jié)果表明，疲憊壽數(shù)跟著溫度的升高而下降，動態(tài)應(yīng)變時效產(chǎn)生的溫度規(guī)模為427~760℃，且在760℃溫度以下時，動態(tài)應(yīng)變使用板狀試樣進行LCF實驗， 詳細(xì)試樣尺度

如圖1所示。實驗在MTS電液伺服疲憊實驗機上進行。實驗溫度為816℃和927℃，選用高周波進行加熱，確保試件標(biāo)距部分的溫度動搖在±2℃規(guī)模內(nèi)。選用應(yīng)變操控進行實驗，施加的軸向總應(yīng)變規(guī)模在0.4%~2.0%之間，頻率為1Hz。一切的高溫低周疲憊實驗均以試件開裂作為疲憊失效根據(jù)，與此相應(yīng)的循環(huán)周次數(shù)則作為時效與應(yīng)變速率無關(guān)，從室溫直到649℃溫度時，在峰值應(yīng)變保持期間存在著應(yīng)力松弛； Tung等針對Haynes 230和Inc one 617合金進行了研討，結(jié)果表明，雙軸應(yīng)力狀態(tài)下的蠕變開裂壽數(shù)比單軸拉伸蠕變實驗壽數(shù)低， 在850℃時， Haynes 230合金的抗蠕變性好于Inc one 617合金； Gross等針對Haynes 230疲憊實驗后的位錯微觀結(jié)構(gòu)進行了研討，結(jié)果表明，微觀結(jié)構(gòu)的演化來自于跟著

位錯密度的添加和帶間距的下降帶來的平面滑移帶的改變。先前針對Haynes 230的研討主要會集在熱

處理工藝、蠕變等方面。本文針對Haynes 230鎳基超合金進行816℃和927℃下低周疲憊(LCF)實驗，比較兩個溫度下的循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)，并選用Manson-Coffin方程和能量法進行疲憊壽數(shù)猜測。

圖2示出Haynes 230合金在816℃和927℃時總應(yīng)變規(guī)模Ae，與疲憊壽數(shù)N，、塑性應(yīng)變幅Ae，/2)與2倍疲憊壽數(shù)(2N)之間的應(yīng)變-壽數(shù)聯(lián)系。可以看出，資料在兩溫度下的疲憊壽數(shù)跟著總應(yīng)變規(guī)模的添加而下降。在總應(yīng)變規(guī)模低于1.0%的應(yīng)力情況下，816℃的塑性應(yīng)變幅比927℃小，導(dǎo)致在816℃的疲憊壽數(shù)比927℃的疲憊壽數(shù)長；而當(dāng)總應(yīng)變規(guī)模高于1.0%時，816℃時的疲憊壽數(shù)卻比927℃的疲憊壽數(shù)小。出現(xiàn)這種反常行為是由于816℃的塑性應(yīng)變幅比927℃時大，然后使816C時的疲憊壽數(shù)比927℃低。在816℃，當(dāng)外加總應(yīng)變規(guī)模分別為1%，0.9%，0.7%，0.5%，0.4%時，拉伸峰值應(yīng)力緩慢添加到最大值并飽滿，直到疲憊裂紋擴展引起最終下降(硬化/飽滿)。當(dāng)外加總應(yīng)變規(guī)模分別為1.5%，2.0%，拉伸峰值應(yīng)力首要添加到最大值、然后減少。在927℃，在循環(huán)初期資料亦表現(xiàn)出循環(huán)硬化的趨勢，但其硬化趨勢不及816℃。采

通過對不同條件下的硬化率和軟化率進行比照剖析可知，跟著應(yīng)變規(guī)模的添加，硬化率增大，其原由于跟著應(yīng)變規(guī)模的添加滑移帶中產(chǎn)生了更多的位錯增殖和位錯堆積，816℃下硬化趨勢更加明顯。但在927℃下位錯湮滅速度加速，導(dǎo)致資料更早地產(chǎn)生循環(huán)軟化。因而，927℃下亦獲得了更高的軟化率。

針對Haynes 230鎳基超合金進行了816℃

和927℃溫度下的高溫低周疲憊實驗，得到如下

結(jié)論。

(1) 在816℃和927℃時， Haynes 230鎳基超合金在高總應(yīng)變規(guī)模內(nèi)呈現(xiàn)出循環(huán)硬化/軟化行為，并且在低總應(yīng)變規(guī)模內(nèi)顯示出循環(huán)硬化/飽滿行為。816℃時硬化趨勢更加明顯，927℃時卻有更高的軟化率。

(2) 選用Manson-Coff n方程和能量法進行了疲憊壽數(shù)猜測，并選用方差和渙散帶因子2個參量對兩種模型猜測能力進行比較， 發(fā)現(xiàn)Manson-Coffin方程的猜測作用較好