Page 41 - 理化检验-物理分册2024年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202404006

基于晶体塑性理论的镍基合金高温低周疲劳

寿命预测方法

缪 勇

( 上海航空材料结构检测股份有限公司, 上海 201318 )

摘 要: 对Inconel718镍基合金进行高温拉伸试验和低周疲劳试验, 借助晶体塑性有限元方法

分析合金的疲劳裂纹萌生过程。结果表明: Inconel718镍基合金的高温低周疲劳裂纹萌生寿命随
着总应变范围的增大而缩短; 该镍基合金的高温低周疲劳裂纹容易在三叉晶界处萌生, 这些区域存
在较大的累积塑性滑移。

关键词: Inconel718镍基合金; 高温低周疲劳寿命预测; 微观组织; 有限元模拟; 疲劳指示因子

中图分类号: TG115.5 ; TB31 文献标志码: A 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 04-0025-06

Hi g htem p eraturelowc y clefati g uelife p redictionmethodofnickelbased

allo y basedoncr y stal p lasticit y theor y

MIAOYon g

( Shan g haiAeronauticalMaterials&StructuresTestin gCo. , Ltd. , Shan g hai201318 , China )

Abstract : Thehi g htem p eraturetensiletestandlowc y clefati g uetestofInconel718nickelbasedallo ywere

carriedout , andthefati g uecrackinitiationp rocessoftheallo ywasanal y zedb ycr y stalp lasticit yfiniteelement

method.Theresultsshowthattheinitiationlifeofhi g htem p eraturelowc y clefati g uecrackofInconel718nickel

basedallo y decreasedwiththeincreaseoftotalstrainran g e.Thehi g htem p eraturelowc y clefati g uecracksofthe

nickelbasedallo ywereeas y toinitiateatthetri g emina l g rainboundaries , andtherewasalar g ecumulative p lastic

sli p intheseareas.

Ke y words : Inconel718nickelbasedallo y ; hi g htem p eraturelowc y clefati g uelife p rediction ; microstructure ;

finiteelementsimulation ; fati g ueindicatorfactor
镍基合金是一种沉淀强化型高温材料, 该材 着总应变范围的降低而显著延长。上述工作主要
料在高温下具有良好的力学性能、 抗氧化性能以 探究镍基合金宏观力学行为以及基于宏观参数的
及优异的可焊接性能 [ 1-3 ] 。镍基合金被广泛应用 寿命预测模型, 但是少有基于微观尺度模拟的寿
于航空航天领域。这些热端部件往往承受着循环 命预测方法的报道。
载荷, 容易发生高温低周疲劳失效 [ 4 ] 。国内外研 随着计算技术的快速发展, 基于晶体塑性的有
究人员对低周疲劳行为、 损伤演化以及寿命预测 限元模拟得到了广泛应用。 MANONUKUL 等 [ 8 ]
等方面进行了大量研究 [ 5 ] 。 WEI等 [ 6 ] 针对高温镍 利用晶体塑性有限元方法探究了镍基合金的低周疲
基合金设计了一种基于疲劳损伤参数的寿命预测 劳裂纹萌生行为, 并使用累积塑性滑移成功预测了
模型, 该模型可以精准地预测不同应变范围的低 镍基合金低周疲劳裂纹萌生寿命。 GUAN 等 [ 9 ] 进
周疲劳寿命。 CHEN 等 [ 7 ] 同样研究了应变范围对 一步借助晶体塑性有限元方法和高分辨数字成像技
镍基合金低周疲劳行为的影响, 得出疲劳寿命随 术研究了高温镍基合金的局部化塑性变形。目前,

对一种基于晶体塑性理论的低周疲劳裂纹萌生寿命
收稿日期: 2023-06-06
的研究得到普遍关注 [ 10-13 ] 。因此, 为了探究镍基合

作者简介: 缪 勇( 1989- ), 男, 硕士, 工程师, 主要从事材料性能
金在高温下的力学性能与微观变形机制, 笔者对
测试表征工作, miao y on g @samst.net
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