[发明专利]一种预测耐热合金蠕变寿命的方法

说明书

本发明提供了一种预测耐热合金蠕变寿命的方法，其中包括建立在Arrhenius定律基础上的蠕变寿命预测模型。通过该模型拟合预测温度下不同应力的拉伸蠕变寿命数据，确定模型参数值，得到预测温度下蠕变寿命与应力的关系式，通过该关系式进行蠕变寿命预测。由于所建模型同时考虑了合金材料的高温强度对蠕变性能的作用以及应力对蠕变变形机制的影响因素，因此更加符合实际，从而显著提高了蠕变寿命预测精度。对多种材料蠕变寿命预测试验结果表明：试验条件下，本发明提供的蠕变寿命预测方法与Arrhenius定律以及拉森‑米勒法相比，预测误差降低1个数量级。

技术领域

本发明属于金属材料高温力学性能研究领域，涉及一种预测耐热合金蠕变寿命的方法。

背景技术

蠕变寿命是耐热合金的重要性能之一，准确预测耐热合金的蠕变寿命是确保安全生产，提高生产效率的关键。Arrhenius定律关于蠕变寿命与应力关系的方程为：

t_r＝k₀exp(k₁σ) (1)

式中：t_r为蠕变寿命；k₀、k₁为材料常数；σ为应力。该定律公式结构简单，参数少，但适用范围比较有限。

目前，应用最广泛的蠕变寿命预测方法是以拉森-米勒法为代表的时间-温度参数法。该方法通过Larson-Miller参数将蠕变温度、应力、时间联系在一起构成拉森-米勒参数方程：

LMP＝T(C+logt_r) (2)

LMP＝c₁+c₂logσ+c₃log²σ+c₄log³σ (3)

其中，LMP为Larson-Miller参数，T为蠕变温度，C、c₁、c₂、c₃、c₄为材料常数，σ为应力。该方程具有很好的综合性，但公式(3)参数多，结构复杂，应用时需要较多的试验数据，该方法用于不超过3倍于试验蠕变寿命范围内的预测。

θ影射法诞生以来受到极大的关注，近年来人们建立了各种形式的修正θ方程，在表达蠕变曲线方面取得了较好的效果，但θ方程参数对蠕变的变形过程非常敏感，与应力以及温度的关系比较分散，因此，用θ影射法预测蠕变寿命同样需要大量的试验数据。

西安交通大学赵钦新等申请的专利“一种电站锅炉耐热材料蠕变寿命预测方法”申请号为200710308160，主要是基于受约束蠕变空洞生长模型提出蠕变空洞非均匀成核模型，该方法将显微分析与计算相结合，求出耐热钢高温蠕变过程中的临界空洞半径及实际生长的空洞半径，由此预测蠕变寿命，取得了良好的效果。其本质是基于材料内部组织的一种蠕变寿命预测方法。但事实上，材料的蠕变失效不仅仅取决于内部组织变化，表面氧化，腐蚀以及由此引起的表层合金元素贫化往往是材料的蠕变失效的重要因素。

发明内容

发明目的：

本发明提供一种新的蠕变寿命预测方法，其中包括创建蠕变寿命预测模型，目的是通过较少的蠕变试验数据更简捷，更精确地预测耐热合金的蠕变寿命。

技术方案：

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：