Распространение трещин в жаропрочных сплавах

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ТРЕЩИН В ЖАРОПРОЧНЫХ СПЛАВАХ [c.217]

Таким образом, представленные обобщения закономерностей роста усталостных трещин в дисках турбин и дефлекторах ГТД, изготавливаемых из жаропрочных сплавов свидетельствуют о следующем. Разрушение дисков турбин реализуется в области МЦУ, и процесс распространения трещин отражает закономерность формирования каждой усталостной бороздки за полный цикл нагружения диска за период с момента запуска двигателя, полета и полной его остановки после полета. Закономерность роста трещины отражает условие нагружения диска при постоянной деформации. Поэтому проводимые расчеты па прочность, долговечность и живучесть дисков в области малоцикловой усталости (см. главу 1) отражают реальное напряженное состояние дисков и их эксплуатационное нагружение. [c.564]

Композиционные алюминиевые сплавы. Волокнистые композиционные материалы получают, армируя алюминиевые сплавы АД1, АДЗЗ борными волокнами (ВКА-1, ВКА-2). Эти материалы используют для изготовления стрингеров, труб. Для композиционных материалов ВКА-1 и ВКА-2 характерны высокие значения циклической прочности. Алюминиевые сплавы, армированные стальной проволокой (КАС-1, КАС-1А, см. табл. 8.6), могут подвергаться гибке, обладают высокой ударной вязкостью и жаропрочностью, большим сопротивлением распространению усталостной трещины и значительной прочностью. Применение накладок (стоп-перов) из материала КАС уменьшает скорость распространения трещины более чем в пять раз по сравнению с накладками из титановых сплавов. [c.191]

Высокая стойкость против коррозии, жаропрочность, большое омическое сопротивление и ряд других специфических свойств обусловили применение никеля и его сплавов в ряде отраслей народного хозяйства. Наибольшее распространение для изготовления сварных конструкций получили такие сплавы никеля, как монель-ме-талл, нихром, магнитные сплавы, сплавы типа нимоник. Трудности, с которыми приходится бороться при сварке никеля и его сплавов, связаны с понижением стойкости металла шва против пор и кристаллизационных трещин. Поры появляются из-за уменьшения растворимости водорода и кислорода при переходе металла из жидкого в твердое состояние, а трещины — из-за образующегося легкоплавкого соединения никеля с серой. [c.152]

Двойные сплавы алюминий — медь обладают высокими механическими свойствами, но из-за низкой жидкотекучести и большой склонности к горячим трещинам не пользуются распространением. Только благодаря добавке кремния, магния и никеля в сплав Ал1, кремния и железа в сплав Ал7 и увеличению содержания меди до 10% в сплаве Ал 12 улучшены литейные свойства и повышена их жаропрочность. Эти сплавы пригодны для деталей, работающих при высоких температурах поршней, головок цилиндров двигателей и др. [c.124]

На рис. 6.21 приведено соотношение между dlldN и Л/( для жаропрочного никелевого сплава, полученное на основе экспериментальных данных [29]. При повышении температуры скорость распространения трещины увеличивается, но незначительно. Расчетная линия на этом рисунке определена с помощью уравнения (6.3), характеризующего результаты экспериментов в вакууме. Однако скорость распространения трещины в никелевых сплавах на воздухе при комнатной температуре выше, чем в вакууме в 2— 3 раза. Учитывая это, величину dl/dN, определяемую по уравнению (6.3), увеличивали в 3 раза. Установленная таким образом расчетная линия хорошо согласуется с экспериментальными точками. [c.210]

Показатель деформационного упрочнения п, определяющий интенсивность протекания процесса пластической деформации материала, рассчитывают в соответствии с уравнением Коф-фина-Мэнсона (5.37). Он является основной константой, от которой зависит скорость роста усталостных трещин в области малоцикловой усталости при фиксированном уровне размаха пластических деформаций Ле ,/. Испытания, например, сплава 800Н при 700 °С со скоростью деформации 4-10 с показали, что соотношение (5.35) достаточно точно позволяет оценить распространение усталостных трещин [112]. В результате обобщения экспериментальных данных по различным маркам нержавеющих сталей (8 марок) и жаропрочным сплавам (6 марок) установлено, что показатель степени при размахе пластической деформации изменяется в интервале 1-2 [110]. [c.246]

Приближение к указанной критической частоте со нагружения по мере ее возрастания сопровождается противоположными процессами по своему влиянию на рост трещин. С возрастанием частоты материал не успевает в полной мере релакси-ровать поступающую энергию к кончику трещины за счет процессов пластической деформации в связи с приближением к скорости движения дислокаций и избыток поступающей энергии будет релак-сирован за счет создания свободной поверхности квазихрупко. Движение трещины в момент ее скачкообразного подрастания в цикле нагружения не будет заторможено за счет пластической релаксации, и поэтому ее скорость будет близка к скорости распространения статической, хрупкой трещины при монотонном растяжении материала. Следует ожидать влияние на скорость роста трещины охрупчивания материала из-за резкого снижения возможности пластической релаксации поступающей энергии по мере нарастания частоты нафуже-ния в две стадии. Первоначально возрастание частоты нагружения приводит к снижению размера зоны пластической деформации при прочих равных условиях, что и объясняет основной эффект ее влияния на снижение скорости роста трещины [1]. Результаты выполненных испытаний жаропрочного сплава In 718 на образцах толщиной И мм при нафе-ве до температуры 923 К и асимметрии цикла 0,1 приведены на рис. 7.1. Чередование частот приложения нафузки приводит к тому, что взаимное влияние условий роста трещины при плоской деформации и плосконапряженном состоянии снижает скорость роста трещины при низкой частоте нафуже-ния по сравнению с монотонным процессом неизменно низкочастотного нафужения. [c.341]

Характер влияния различных факторов на зарождение трещин и их распространение в ряде случаев принципиально различается между собой [108]. Например, при усталостном разрушении во многих материалах сопротивление возникновению разрушения выше при мелком зерне, а сопротивление развитию разрушения повышается с укрупнением зерна. Такое явление наблюдалось, в частности, в литейных никельхромовых жаропрочных сплавах, в ряде алюминиевых сплавов и т. д. Существует мнение, что зарождение усталостной трещины в малой степени зависит от частоты приложения нагрузки, в то время как процесс распространения трещин зависит от частоты в гораздо большей степени [28]. При длительном высокотемпературном статическом нагружении существенно различие по характеристикам сопротивления возникновению и развитию разрушения между однотипными деформируемыми и литейными сплавами по первой характеристике литейные сплавы, как правило, значительно превосходят деформируемые, по второй — могут уступать. [c.8]

К настоящему времени в СССР и за рубежом усилиями многих ученых осуществлены важные исследования явлений хрупкого разрушения твердых тел как в плане решения соответствующих краевых задач механики и создания физически более обоснованных критериев разрушения, так и в области разработок методов оценки склонности конструкционных материалов к хрупкому разрушению (см., например, обзоры в работах [9, 82, 118, 145]). Необходимость в таки исследованиях обуслоЬ-лепа, с одной стороны, тем, что высокопрочные конструкционные материалы (например, жаропрочные сплавы, упрочненные стали, металлокерамические материалы, некоторые пластмассы), как правило, являются хрупкими материалами, т. е. такими, которые уже при нормальных температурах и малых скоростях нагружения разрушаются путем распространения трещины без предварительных пластических деформаций макрообъемов тела. (При низких температурах, повышенных скоростях нагружения, воздействии некоторых поверхностно-активных сред, наводороживании и в других условиях, приводящих к ограничению пластического течения конструкционного материала, его разрушение путем распространения трещины доминирует). С другой стороны, реальные условия эксплуатации конструкции всегда предусматривают наличие некоторой жидкой или газовой среды. Эта среда проникает в деформируемое тело (элемент конструкции) через его структурные несовершенства — дефекты (макро- или микротрещины, границы зерен, включений) и особенно интенсивно взаимодействует с участками тела, деформированными за предел упругости. К таким участкам относятся окрестности резких концентраторов напряжений (трещины, остроконечные полости или жесткие включения и др.). Именно в окрестности подобных дефектов среда, изменяя физико-механические свойства деформируемого материала, в первую очередь его сопротивление зарождению и развитию трещины, оказывает существенное влияние на служебные свойства (несущую способность) рабочего тела в целом. [c.9]

Трещины, возникающие вследст е ползучести материала и прогрессирующего разупрочнения аниц зерен в сталях и сплавах, образуются в нагретых деталях при длительной наработке задолго до их полного разрушения. Иеобходимыми условиями для воз-. можности распространения усталостных трещин в лопатках из жаропрочных никелевых сплавов являются [c.80]

ДО 60 мкм. Именно эти факторы в сочетании с малой пластичностью поверхностного слоя оказали решающее влияние на сопротивление усталости хвостовиков. Кроме того, следует отметить, что при поверхностном упрочнении деталей из жаропрочных сплавов даже при сравнительно низких температурах (бОО. .. 700° С) имеет место более интенсивное окисление поверхности. Обедненный легирующими элементами поверхностный слой под действием статических и знакопеременных нагрузок растрескивается. В зонах концентрации напряжений эти трещины возникают задолго до полного разрушения детали. Из таких трещин затем образуются усталостные трещины. Как показывают экспериментальные данные, скорость распространения трещин усталости в наклепанном слое значительно выше, чем в ненаклепанном слое с незначительной пластической деформацией. Применение наклепа при ресурсе более 1000 ч может привести к уменьшению несущей способности конструктивного элемента [5]. [c.141]

Низкочастотное нагружение и малоцикловая усталость. В области низких частот нагружения возможно наложение механизмов ползучести при достаточно высоком уровне напряжений на собственно циклическое разрушение.. В жаропрочных никелевых сплавах с переходом от частоты нагружения 10 цикл/мин к частоте 2 цикл/мин при температуре испытания 650 °С наблюдается смена механизма роста трещины, сопровождающаяся переходом от внутризерейного распространения усталостной трещины к межзеренному. [c.278]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...