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FGHxx系列合金疲劳损伤行为表征、评价与展望

         
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FGHxx系列合金是我国近年来成功开发的损伤容限型粉末高温合金,由FGH95到FGH99系列组成.通过合金化及优化后续的热处理工艺参数,以较低的成本有效地提高FGHxx高温合金服役温度下的强度、断裂韧性、疲劳裂纹扩展阻力.论文通过对比现有文献的研究结果,对FGHxx系列合金的微结构特征,SEM原位测试方法,疲劳小裂纹的萌生和扩展行为,疲劳裂纹扩展速率和门槛值、高温疲劳寿命分散性,疲劳寿命预测模型,损伤容限设计准则进行了分析与讨论.在此基础上,重点关注了典型的FGH96合金.利用原位扫描电镜观察技术,观察了其疲劳小裂纹萌生与扩展行为,结果显示:在室温和400℃下,FGH96合金的低周疲劳小裂纹初期萌生和扩展优先发生在晶界上,当小裂纹扩展长度大于2-3倍平均晶粒尺寸后发生混合断裂模式,强化相的化学元素组成和弥散位置会影响晶界强度进而影响断裂机制;分析了断口形貌,发现微结构差异尤其是孔洞和夹杂是FGH96合金寿命分散性强的主要原因;利用DFR(细节疲劳寿命)方法预测了FGH96合金的具有Weibull分布特征的寿命特征值;建立了考虑温度和缺口系数的FGH96合金的3维疲劳损伤容限(3D K-T)图.最后探讨了该领域急需解决的问题和未来可能的研究方向.

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