金属材料的失效分析与服役功能退化规律的研究

以国产电站关键零件汽轮机末级叶片为对象，研究实际服径不同寿命条件下，钢的疲劳损伤与服径功能退化。结果表明：随服径时间增长，材料的微观组织结构趋于稳定，几何损伤增加，从而导致弹性模量E、屈服强度Os冲击韧性Ak降低，断裂韧性J0.2及Jr阻力曲线下降，疲劳裂纹萌生及扩展速率明显劣化。在2Cr13钢高周疲劳基础上，根据680末级叶片工作条件，模拟三种苛刻服役条件下的低周应变疲劳，其结果与服役叶片解剖规律一致。推出室温下低周疲劳寿命表达式，且与实验结果吻合较好。TEM动态拉伸原位观察发现：服役过程中形成的稳定亚晶结构—位错胞壁为裂纹扩展提供了低阻力通道。用三维有限元进行受力分析，提出2Cr13钢在服役过程中的损伤模型。