[发明专利]一种精确预测高温合金持久强度及寿命的方法及系统

说明书

本发明属于材料科学与工程应用技术领域，特别是一种精确预测高温合金持久强度及寿命的方法及系统，该方法将对高温合金材料进行不同温度和应力下的蠕变、持久试验，获得不同条件下的材料寿命；用曲面拟合和等应力线交点两种方法分别预测C值，将二者的平均值作为实际的C值；将C值代入再进行曲面拟合，得到温度、应力和寿命三者的拟合关系式；根据得到的关系式来预测高温合金材料的强度或寿命。本发明的方法采用曲面拟合的方法，既即简便快捷，又能全面直观地反映出材料的性能数据变化规律；将在高温合金材料蠕变持久强度或寿命的精确预测方面，提供重要方法，具有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于材料科学与工程应用技术领域，特别是一种精确预测高温合金持久强度及寿命的方法及系统。

背景技术

高温合金服役环境恶劣，长期在温度和应力作用下，蠕变持久断裂是材料的主要失效形式，因此，根据高温合金材料的实际服役环境确定相应条件下的蠕变持久强度或寿命尤为重要，一直是高温合金研究中的重点。一些高温合金部件的服役时间很长，达到上万甚至十万小时，进行超长时间的蠕变持久试验属实不易，一般根据短时间的试验数据来外推长时间的强度或者寿命，因此，采用合适的方法对高温合金持久强度和寿命进行精确预测是十分必要的。

目前，Larson-Miller参数法是比较常用的预测方法，其中C值的选取对预测结果影响很大，但目前C值的确定大多采用合金材料的经验值，这肯定会对预测结果产生影响。传统的Larson-Miller参数法需要计算出每一个数据点对应的P值，采用曲面拟合方法进行P参数拟合，拟合出P和应力σ的关系，之后再导出温度、应力和寿命之间的关系式，相对繁琐，也不宜看出三者的整体关系变化趋势。因此，根据试验数据确定符合实际的C值，对提升高温合金材料的预测精度是十分必要的；同时，优化和改善传统的Larson-Miller预测方法，提高预测效率、提高可视化程度，对于实际的预测操作也是十分有益的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精确预测高温合金持久强度及寿命的方法及系统，方法以Larson-Miller参数法的关系式为基础，根据试验数据用多种方法预测并确定C值，用曲面拟合的方法得到温度、应力和寿命三者的关系式，来预测高温合金材料的强度或寿命。

本发明的技术方案如下：一种精确预测高温合金持久强度及寿命的方法，其特征在于，对高温合金材料进行不同温度和应力下的蠕变、持久试验，获得不同条件下的材料寿命；以Larson-Miller参数法的关系式为基础，用曲面拟合和等应力线交点两种方法分别预测C值，将二者的平均值作为实际的C值；将C值代入再进行曲面拟合，得到温度、应力和寿命三者的拟合关系式；根据得到的关系式来预测高温合金材料的强度或寿命。

进一步，所述方法包括如下步骤：

S1)对高温合金材料进行不同温度和应力下的蠕变、持久试验，获得高温合金材料的多个试验数据点，包括温度、应力和寿命；

S2)将S1)得到的数据通过数学分析软件进行曲面拟合，拟合公式为获得C值的拟合结果C₁；

再将得到的数据中选择多组等应力条件下数据点，通过数学分析软件进行直线拟合求C值，拟合公式为每个应力条件下求出的C值取平均值作为C值的拟合结果C₂；

将得到的C₁和得到的C₂取平均值，得到作为最终的C值；

S3)将S2)得到的C值代入公式得到再对S1)中的数据进行曲面拟合，求出A₀、A₁…A_n，得到温度、应力和寿命三者的拟合关系式；

S4)根据S3)得到的关系式来预测高温合金的强度或寿命。

进一步，所述S1)中的试验至少包括3个温度，每个温度至少包括3个应力，至少获得9个有效的试验数据点，每个数据点包括温度、应力和寿命。