镍基单晶合金高温疲劳蠕变断裂机理和描述模型研究

本申请项目的研究目标是针对航空发动机镍基涡轮单晶叶片及其工作状态，以国产镍基单晶合金DD6为研究对象，采用理论分析与试验相结合的方法，系统研究疲劳蠕变交互作用下镍基单晶合金高温断裂机理及描述模型。采用含裂纹紧凑拉伸试样，进行不同温度、载荷和晶体取向下的疲劳蠕变裂纹扩展性能及不同氧化时效后的断裂试验。分析裂纹尖端三维应力应变场结构特征，建立单晶合金疲劳蠕变交互作用下裂纹扩展速率的表征技术及考虑γ/γ′相特点的微观断裂模型，确定疲劳-蠕变交互作用下描述裂纹尖端场的断裂力学参数。建立铸造缺陷、氧化时间及晶体取向对裂纹扩展影响的规律及定量描述方法，最终建立断裂判据。本项目的研究将增加对国产冷却单晶叶片工作环境状态下的变形、损伤及失效机理的基本认识，充分利用材料性能储备和安全地确定冷却单晶叶片强度和寿命，从而推动国产发动机的发展和单晶材料的应用。