高温合金（GH3044）化学成分性能参数

1引言

GH3044是一种镍基高温合金，它通过铬和钨的固溶强化来加强其性能。该合金表现出优异的抗氧化性能，并且在温度低于900℃时，具有适度的持久强度和蠕变强度。冷成形性和焊接性能良好，适宜制作在900℃以下长期工作的航空发动机主燃烧室和加力燃烧室板材零部件及其它高温部件。

该合金在650℃至980℃的长期使用后会出现一定程度的时效硬化现象。航空发动机经常在高温下运行，高温部件承受变载，因此，由高温低循环疲劳所引起的损伤是影响高温部件寿命的一个主要因素。

虽然高温低循环疲劳已经在不同的材料上得到了许多学者的研究（文献1~5），但是针对GH3044材料的研究还相对较少。该研究针对GH3044合金在600℃、700℃和800℃条件下的疲劳特性进行了实验，并对实验结果进行了详细分析，总结了该合金在高温环境下的疲劳行为和寿命特征的相关结论。

2材料和实验过程

2.1材料和试样

表1中列出了GHHT3044的化学成分。实验中，我们选择了直径为20mm的GH3044锻造棒材，并在1175℃下进行处理。随后，我们将其加工成直径为5mm、标定长度为10mm的疲劳试样，试样的形状符合相关的标准要求。

2.2 实验过程

该实验将按照技术要求，在Mayes公司制造的ESH50E低周疲劳试验机上进行，以符合中国国家标准GB6399-86有关金属材料低循环疲劳试验的规定。试验机的负荷、应变经校对符合上述标准有关规定，用随机配带的一套高温装置来控制试样的温度，其温度波动±2℃,梯度2℃以内。实验采用总的轴向应变控制，用标距为10mm的高温引伸计监控试样的总应变范围。实验所采用的波形是三角波，应变速率为tR等于2×10-³/s，应变比为-1。在实验中，我们使用计算机来采集数据并记录随着循环次数变化的最大应力、最小应力和应力-应变滞后环。当试样失效时，我们将记录下循环次数，即疲劳寿命Nf。

3 实验结果

3.1 低循环疲劳应变-寿命关系

循环应变-寿命关系如下：

式中，σ--疲劳强度系数；b--疲劳强度指数；εf:--疲劳延性系数；c——疲劳延性指数；E——材料弹性模量；△εt、△εe。和△εp分别为循环总应变范围、循环弹性应变范围和循环塑性应变范围。

我们进行了高温低循环疲劳实验，分别在600℃、700℃和800℃下进行。表2中展示了应变-寿命实验的原始结果。因为高温应变试样需要使用高温引伸计，并在标距内包含圆弧过渡，所以必须对实验的原始结果进行修正。修正的方法按照GB6399-86国家标准附录C来进行，修正后的实验结果详见表3。通过使用最小二乘法原理来处理实验数据，我们可以得到如下表格中所示的温度下的系数和指数（表4）。将得到的系数和指数代入式(1)至式(3)，便可获得材料在不同温度下的应变-寿命关系。通过图形呈现，更加直观，详见图1。

得到如下GH3044的循环应力应变关系：

在这个公式中，Δεt代表总应变范围。通过将表4中的系数和指数代入公式（4），我们可以得到GH3044在不同温度下的循环应力与应变的关系图（图2）。

4结论

为了对比不同温度下的疲劳寿命，图3展示了不同温度下的总应变和失效反向循环数。通过对以上数据进行分析，可以得出以下结论：

(1) 实验温度和总应变幅值是影响GH3044合金疲劳寿命的重要因素。

(2) 在双对数坐标系中，弹性应变-寿命和塑性应变-寿命曲线有一个交点，称该点寿命为转变寿命(Nr)。当寿命小于Nr时，用塑性应变-寿命曲线描述材料的疲劳特性；当寿命大于Nr时，用弹性应变-寿命曲线描述材料的疲劳特性。GH3044合金的Nr在600℃、700℃、800℃时分别为1876、1432、1430。

(3)在完全对称的总应变控制下(R。=-1),GH3044合金呈现硬化现象，弹性模量在600℃、700℃和800℃时分别为210GPa、190GPa和160GPa。

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