[发明专利]一种预测耐热合金蠕变寿命的方法

摘要

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。

主权项

1.一种预测耐热合金蠕变寿命的方法，其特征在于：该方法首先，在Arrhenius定律关于蠕变寿命与应力关系方程的基础上，考虑高温强度对蠕变性能的有益作用以及应力对材料的蠕变机制的影响，建立蠕变寿命与应力关系的修正方程，即蠕变寿命预测模型；通过该模型采用最小二乘法对一定温度、不同应力下的蠕变寿命数据进行拟合，确定模型参数值，得到蠕变寿命与应力的关系式；通过该关系式求出特定应力下的预测蠕变寿命；该方法具体步骤为：(1)创建合金蠕变寿命预测模型：Arrhenius定律关于蠕变寿命与应力关系的方程为：tr＝k0exp(k1σ)  (1)式中：tr为蠕变寿命；k0、k1为材料常数；σ为应力；以σb‑σ代替(1)式中的σ得：tr＝δ1exp[δ2(σb‑σ)]  (2)式中：δ1、δ2为材料常数；σb为蠕变温度下的抗拉强度；σ为应力；为提高模型精度，在(2)式右侧增加作为修正项，其中：δ₃、δ₄为材料常数，由此得到蠕变寿命与应力关系的修正方程，即蠕变寿命预测模型：式中：tr为蠕变寿命；δi为材料常数，即参数，其中i＝1，2，3，4；σb为蠕变温度下的抗拉强度；σ为应力；(2)根据《GB/T4338‑2006金属材料高温拉伸试验方法》，在预测蠕变温度下，测定合金的抗拉强度σb；(3)根据《GB/T2039‑2012金属材料单轴拉伸蠕变试验方法》，在预测蠕变温度下，测定不同应力σj下的拉伸蠕变寿命trj，其中，σj中的j＝1，2，3，4……，trj中的j＝1，2，3，4……；要求不少于3组蠕变试验数据；(4)通过蠕变寿命预测模型采用最小二乘法对由步骤(3)得到的蠕变试验数据σ_j，t_rj进行拟合，其中j＝1，2，3，4……；确定参数δ_i值，其中i＝1，2，3，4；(5)将参数δi值代入蠕变寿命预测模型，其中i＝1，2，3，4，得到预测蠕变温度下蠕变寿命与应力的关系式，通过该关系式求出特定应力下的预测蠕变寿命。