[发明专利]基于真实叶片样品的镍基单晶合金的蠕变寿命预测方法

说明书

本公开涉及航空技术领域，尤其涉及一种基于真实叶片样品的镍基单晶合金的蠕变寿命预测方法。该蠕变寿命预测方法包括：对涡轮叶片上不同部位的多个真实叶片样品进行蠕变试验，以得到各个真实叶片样品的蠕变曲线；对多个真实叶片样品的蠕变试验过程进行观测，以得到镍基单晶合金的滑移系开动规律；基于蠕变曲线和滑移系开动规律，构建出真实叶片样品的蠕变本构模型和蠕变损伤模型；基于蠕变本构模型和蠕变损伤模型，构建出真实叶片样品的寿命预测模型。该蠕变寿命预测方法能够对镍基单晶合金的蠕变寿命进行计算，也有助于较为精确地了解涡轮叶片的寿命情况，并为工程实际提供一定的借鉴。

技术领域

本公开涉及航空技术领域，尤其涉及一种基于真实叶片样品的镍基单晶合金的蠕变寿命预测方法。

背景技术

众所周知，镍基单晶合金具有优异的高温力学性能，通常用来制造航空发动机中的涡轮叶片。近年来，随着航空工业的快速发展，对大尺寸涡轮叶片的需求不断增多，而大尺寸涡轮叶片制备中可能出现界面弯曲、温度梯度不足和对流等问题，均会导致镍基单晶合金的晶体取向存在偏差。

同时，随着涡轮叶片中气冷结构的日益复杂，由于在凝固过程中受叶片几何尺寸、合金成分、凝固工艺等因素影响，导致在定向凝固及后期的热处理过程中涡轮叶片上不同部位的晶体取向存在差异，而这些差异使得涡轮叶片容易产生蠕变裂纹，进而导致涡轮叶片失效或断裂。

目前，对因晶体取向差异而导致的蠕变性能差异的研究相对较少，且多集中在对标准棒状样品或标准板状样品的蠕变寿命进行研究，而很少有人基于真实涡轮叶片的取样样品对镍基单晶合金的蠕变寿命进行研究。

所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种基于真实叶片样品的镍基单晶合金的蠕变寿命预测方法，能够对镍基单晶合金的蠕变寿命进行计算，也有助于较为精确地了解涡轮叶片的寿命情况，并为工程实际提供一定的借鉴。

为实现上述发明目的，本公开采用如下技术方案：

根据本公开的一个方面，提供一种基于真实叶片样品的镍基单晶合金的蠕变寿命预测方法，所述蠕变寿命预测方法包括：

对涡轮叶片上不同部位的多个真实叶片样品进行蠕变试验，以得到各个所述真实叶片样品的蠕变曲线；

对多个所述真实叶片样品的蠕变试验过程进行观测，以得到镍基单晶合金的滑移系开动规律；

基于所述蠕变曲线和所述滑移系开动规律，构建出所述真实叶片样品的蠕变本构模型和蠕变损伤模型；

基于所述蠕变本构模型和所述蠕变损伤模型，构建出所述真实叶片样品的寿命预测模型。

在本公开的一种示例性实施例中，所述真实叶片样品的数量为三个，三个所述真实叶片样品分别为叶尖部样品、叶身部样品和叶根部样品。

在本公开的一种示例性实施例中，基于所述蠕变曲线和所述滑移系开动规律，构建所述真实叶片样品的蠕变本构模型和蠕变损伤模型，包括：

基于所述蠕变曲线，获取所述试验件的蠕变曲线参数，所述蠕变曲线参数包括温度蠕变参数、初始损伤率、临界分切应力、伯格斯矢量模和材料常数；

基于所述滑移系开动规律，获取所述试验件的滑移系参数，所述滑移系参数包括滑移方向、滑移面单位法向量、材料筏化速率；

基于所述温度蠕变参数、所述滑移方向和所述滑移面单位法向量，构建出所述蠕变本构模型；

结合所述蠕变本构模型，基于所述初始损伤率、所述临界分切应力、所述伯格斯矢量模、所述材料常数和所述材料筏化速率，构建出所述蠕变损伤模型。