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高温合金GH4169焊接接头断裂及疲劳性能研究

作　者: 梁杰
导　师: 王东坡
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: GH4169高温合金断裂韧性断裂评估裂纹扩展速率低周疲劳
分类号: TG407
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

航空发动机作为飞机的心脏,其所用材料焊接接头的疲劳性能关乎整个航空工业的发展,本文针对航空发动机中常用的材料高温合金GH4169及其焊接接头的断裂与疲劳性能进行了研究。为了对高温合金GH4169焊接接头进行断裂评估,依据试验标准BS7448,对该合金电子束焊焊接接头进行了断裂性能测试,得到了室温下GH4169高温合金电子束焊接头的断裂韧度值。试验说明,焊缝与热影响区的断裂性能远低于母材,焊缝CTOD平均值为0.03837mm,热影响区CTOD平均值为0.04153mm,约为母材的35%左右,抗脆断能力比较差。针对GH4169高温合金进行了裂纹扩展速率的研究。结果表明高温合金GH4169接头焊缝的疲劳裂纹扩展速率Paris表达式中参数m=3.64、C=3.45E-10(50%的存活率);母材的疲劳裂纹扩展速率Paris表达式中参数m=3.56、C=8.085E-10(50%的存活率),说明了在一定应力强度范围内,高温合金GH4169经过电子束焊后,焊缝的裂纹扩展速率低于母材的裂纹扩展速率,即焊缝具有一定的抗裂纹扩展能力。利用材料的力学性能参数以及室温下试验测得的断裂韧度值,根据BS7910标准规定,计算评定得到室温下GH4169合金T型焊接接头焊趾表面裂纹的极限裂纹尺寸和容许裂纹尺寸;同时根据裂纹扩展试验测得的裂纹扩展参数及初始裂纹尺寸,估测出此类型裂纹扩展到容许裂纹尺寸的循环寿命。针对GH4169高温合金的TIG焊焊接接头进行了低周疲劳研究。试验测得了在室温条件下焊接接头的低周疲劳参数,得出了低周循环应力应变关系曲线以及应变寿命曲线;结果表明,GH4169合金焊接接头的低周疲劳行为符合Coffin—Manson公式。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-19
  1.1 选题目的及意义  8-12
  1.2 高温合金焊接简介  12-17
  1.3 本文研究内容及主要工作  17-19
第二章焊接结构疲劳特性及评定标准  19-29
  2.1 疲劳断裂过程及特性  19-21
  2.2 BS7910 断裂评定简介  21-25
  2.3 BS7910 疲劳评定简介  25-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章高温合金GH4169 断裂性能研究  29-36
  3.1 试验材料  29-30
  3.2 CTOD 断裂韧度的测试试验  30-35
  3.3 本章小结  35-36
第四章高温合金GH4169 裂纹扩展性能研究  36-46
  4.1 制备试样  36-37
  4.2 疲劳裂纹扩展速率试验  37-44
  4.3 本章小结  44-46
第五章 GH4169 焊接结构断裂评估及寿命估测  46-58
  5.1 航空发动机焊件结构  46-47
  5.2 2A 级评定外载产生的应力强度因子KI  47-50
  5.3 2A 级评定FAD 图表的坐标值  50-52
  5.4 2A 级评定结果  52-55
  5.5 疲劳寿命估测  55-57
  5.6 本章小结  57-58
第六章 GH4169 焊接接头低周疲劳性能  58-68
  6.1 试验准备及说明  58-60
  6.2 低周疲劳试验数据  60-61
  6.3 低周疲劳试验结果及分析  61-66
  6.4 本章小结  66-68
第七章结论  68-70
参考文献  70-73
致谢  73

高温合金GH4169焊接接头断裂及疲劳性能研究

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