симс (Симс Ч.Т., Норман С.С., Уильям С.Х., - 1995 Суперсплавы II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок. Том 1), страница 69

Дополнительное влияние со стороны вариаций химического состава, по-видимому, не столь велико. Это предположение сделано в связи с только что сделанным сравнительным анализом поведения сплавов Кеп6 95 и жабра!Оу, Было показано также, что у порошковых сплавов А61го!оу, Неп6 95 и 1]ь[-100 при размерах зерна от 3 до 10мкм, температуре 649 аС и частоте нагружения 0,33 Гц усхалостная трещина у всех трех сплавов развивалась межзеренно, а скоросхь роста трещины была почти одинаковой [51]. Конценхрация малых добавок или примесей по границам зерен может оказаться фактором гораздо более существеннъгм, не- 5 1О 55 ГОО 5ОО 5 Ш 55 1ОО 5ОО Н,гтдс. '1 %абра]оу и Н!Р Неп6 95 [65] с размером зерен, соответственно, 40 и 8 мкм. Скорости циклического роста трещины при 649 оС измерены на воздухе и в вакууме для -!гз ЬК = ЗОМПа/м с частотой нагружения 0,1Гц и выдержками в течение 2 мин.

Ясно, что в вакууме вклад ползучести в величину !за/г!!т' очень мал даже у сплава %!апра]оу. На воздухе трещина росла значительно скорее у мелкозернистого сплава Н1Р Непб 95, особенно при испытании с 2-мин выдержками и даже несмотря на то, что у обоих сплавов разрушение было межзеренным. Напротив, исследованный ранее сплав Неп6 95 обычной ковки с размером зерен 150 мкм [35] в части характера роста трещины почхи не отличался от сплава ЪЧаяра1оу, представленного на рис.

10.15. Сравнение показывает, что прирост величины с!а/6[И, вызванный переходом от обычного чисто усталостного испытания в вакууме к испытаниям с 2-мин выдержками на воздухе, был более чем в гоо 1Оо й Ъ ь Ь 1О-е 155 1ОО уг 15 5 Рис.10.16. Максимальный размер е н расположение дефектов в месте зарождения усталостиого разрушения в зависимости от амплитуды полной деформации Ьсз для трех видов сплава Кепб 95 при 537 (светлые точки) и 649 оС (темные точки). Частота нагруження — 0,33 Гп; Л = — 1 [35]: 1 — Ееср Кепб 95; 2 — Н!Р Кепб 95; 3 — С % Кепс 95; 4 — подповерхностное за- рождение трещины 369 3аееелее О 45 15 15 дсг рис,10,15. Скорость раста гремины не/4Ф у сплавов Н!Р 95 (1) и «'нера!оу (2) при 649 ос иа воздухе (4) и в вакууме (3) в условиях регулярного циклического нагружеиия с частотой 0,1Гц н в условиях циклического натруженна с З.мии задсрхшами 61 прн максимальной нагрузке; Ке — 0,05 [65] жели содержание основных легирующих элементов.

Подтверждением справедливости этого вывода служит поведение никеля, хотя сегодня в отношении работ по никелевым супер- сплавам окончательные выводы на этот счет были бы преждевременными. Интересно отметить, что расположение очагов усталостного разрушения и размер обнаруженных там дефектов определяется сочетанием амплитуды деформации и воздействия среды [66[. Иллюстрацией этому служат результаты испытаний сплава Иепй 95 в трех технологических вариантах (рис. 10.16) при 649 оС [35[. При больших амплитудах деформации Ьс, трещины очень часто возникают даже на дефектах, размер которых близок к среднему. Трещина, возникшая на поверхности, быстро растет и приводит к разрушению образца, так как этому способствует контакт со средой.

При малых значениях Ас, трещины возникают только на немногочисленных крупных дефектах. Поскольку они беспорядочно распределены в объеме образца, весьма вероятно подповерхностное возникновение трещин, Вариации относительной длительности периода, в течение которого эти трещины растут без контакта с окружающей средой, предполагают разброс долговечности, присущий этим порошковым сплавам. Наибольшее влияние на этот разброс (см. гл. 17), конечно, оказывают вариации в размерах и типах дефектов.

С другой стороны, на поведение суперсплавов, не содержащих границ зерен, воздушная среда, по-видимому, влияет слабо, а в некотором отношении, может быть, и благоприятно. Усталостные испытания на воздухе показали, что моно- кристаллические образцы ведут себя лучше, чем в вакууме [32), а временная зависимость скорости роста трещин в воздушной среде невелика [641. В то время как при промежуточных температурах сильное влияние оказывает среда, при более высоких температурах фактором, определяющим временную зависимость повреждения материалов, становится ползучесть. Внутреннее повреждение (порообразование) развивается по границам зерен впереди вершины трещины, и трещина растет путем соединения этих внутренних пор. Следовательно, влияние среды несколько ослаблено.

На сплаве Н1Р Ажго!оу исследовали переход к условиям, когда определяющую роль в растрескивании начинает играть ползучесть [67). При частоте нагружения 1 Гц 370 величина да/дФ с подъемом температуры от 649 до 760оС возрастала менее чем вдвое. При испытаниях с 15-мин задержками величина Иа,ЯМ при 760 оС становилась в 20 раз больше, замена воздуха вакуумом или наоборот существенного в го лияния на эти свойства не оказывала. Исследование поо верхности разрушения после испытаний при 760 С с задержками показало, что преобладающим механизмом повреждения было образование пор по границам зерен. У литейных сплавов 114-738 ЬС и 1Х-930 уменьшение частоты нагружения при 850оС, как и ожидали, приводило к росту величины ди/ИХ и на воздухе, и в вакууме [62].

Однако при низких частотах разница значений Иа/0М на воздухе и в вакууме снижалась практически до нуля. Аналогичные результаты [61], также полученные на сплаве ПЧ-738 1.С, объясняли ветвлением трещины, которое происходит при испытаниях на воздухе и фактически приводит к снижению величины АК. Описать поведение трещин под преобладающим влиянием ползучести сложно и по другим причинам. Параметр АК нередко дает необходимую корреляцию в поведении различных материалов, однако выбор наилучшего параметра, АУ, С и др. лля материалов с высокой пластичностью все еще предд~-, ставляет собой проблему.

Да и сама ползучесть оказывает неодинаковое влияние при низкой и высокой интенсивности напряжения. Обычно замечают, что величина АКы выше в условиях усталости с ползучестью, нежели при чисто усталостном цикле деформации, однако при более высоких интенсивностях напряжения трещина в условиях усталости с ползучестью растет быстрее, Когда при низких АК пьпаются применить циклы с ползучестью (задержками), чтобы продолжить рост острой трещины, образованной в условиях чистой усталости, этот рост может замедлиться или прекратиться полностью. Если величина К в период задержки не выходит за пределы АКлисоответствующего ползучести, трещина в период задержки не может расти, а только затупляется, так что можно наблюдать за очередным приростом трещины на каждом цикле нагружения. 371 10.4.

Работа длй б)гл)(щего Приведем короткий перечень областей знания, в которых благодаря исследовательским программам промышленных, университетских и правитсльстнснных лабораторий можно ожидать в недалеком будущем понимания и прогресса. ы . Исследование и разработка уревнений состояния, моделирование долговечности материалов при' тсрмомехапичсском никличсском воздействии, в том числе для многоосного нагружения и наличия анизотропии. 2. Моделирование долговечности деталей с покрытиями, защищающими от воздействия среды. 3. И . Исследование развития коротких трещин с учетом явлений обычной плес-г тичгккти, воздействия среды, микроструктуры материала и анизотропни его свойств.

БИБЛИОГРАФИЧБСКИ5$$ СПИСОК К гл.? 1. С Т. Биль алб %. Набе) (ебь,), Тбе 5ирегадауз, %Псу, Кем Чой, 1972. 2. 1. Молд!, регьопа) соевнпкапоа, РеЬпину 1984. 3. %. т, Оп(бйз, "тье Ргоыев о( н!83-тевретпгв Апоуь Гог Оаь теь!псь," 739в коул) Асгопанпсы 5ос!егу (есгпв, (и!паол, ОсгоЬег 1947. 4. !. Е Напгезщ, Тесьла!. Си!г., $4(4), 547 (1973). 5. К. БсЫанег апб Б. В. Негоп, "Вече1орвее оГ Аасгай Епй)пез апб Риса," 1еств а! Наггюб ()пмспйгу, СавЬпбйе, МА, Михеей Керппг Со., Е)тз(оп), КУ, 1950. б, А. %ппавь, 'тье 20гь севигу," )п А нщагу а)' тегьпа!аяу, Рто 1 алб и, мсср-нп!, кел Чой, 1965.

7, С. Т. Бнпз, Биреганауг 1984, ТМБ-А1МЕ, %ьлалза1с, РА, 1984, р. 399. 8. К. Р. Айеп, "А Ботеву оГ йе Вече)орите оГ Стер-Кт)зйпй Айоуь," 5уероз!пе оп Н!БЬ Тсерегавге Бгес)з ав$ Апоуз Гог См ТиЬЬли, ТЬе Ьоп апд Бгее) !пьбтю, (хтбоп, Уыу 1952. 9. С. К. Аиьбп апб Н. В. К!схо), У. Угол Бгег! Улгь, 137, 177 (1933). 10. В. Кеаг, У. Вопегьу, апб А. С)апе(. У. Мег„23, 59 (КочетЬег 1971). 11.

К.'%, Ращеу, !и Тье 5ирегапауз, С. 5опь ав$%. Найс) (сбз.), %(ну, Кеиг Той, 1972, р, 3. 12. Р. Б. Вабйег, ). Мег„10, 512 (Аийиз! 1953). К гл. 2 1. К. Тсгеп, "Тесьеса) Аььемпгее Оные," ЕРК) Р 24)О-БК, ЕРК1. Ра1о Ано, СА, Мау !982. 2 М. АгЬЬу, Асга Мгг., 20, 887 (!и1у, !972). 3 !. Спвь, Гггср, щггог)игщгзо гггггГ Ггсср Ргиггив т 5а!Мг, На!нсб, %Псу, Ксчг тось 1975. 4 Р. $.агьоп апб 1. М$3сг. Тгищ АБМ6. 74, 765 ( $952). 5, 5. Малти ае( А. НаГегг$, "А Ыпсаг Т)пгс Кс)агюпй!р Гог Ех!гаро!абоп о( Сгсер апб Бггем. Кар!иге Вава," КАСА ТК 2890 1953. б.

5, Мапзоп апб С. Боссар, "5ггем Кар!иге Ргорегбеь оГ !псопс) 700 апд Соггс)а!ел оа бю Валь оГ Бочат) Т(ее Тепгрсгагив Рагаесгсщ" АБТМ БТР 174, 1956. 7, К, Ол е! а1., Тгииз А5М, 46, 113 (1953) 8 К Оо!бьон апб О. Нани, "Согг )абоп апб Ехгтро)абоп оГ Сгеер Кнртт Вага оГ Бенета) Бгееп апб Бнрсганоуь 1)ипй Т!пге Тсгпрсгатге Рагагпегсгь,п ЛБМ РиЫкагтщ, В 3-100, ЛБМ. Мега!ь Рай, 199, 1968. 9.

Б. Матоп апб С. Епз!3п, Тгат. А5МБ, ) ЕМ. Маг. Тесбпа!., ОоЫЬон)мне: Мазепа!ь Е(счагеб Теерегагить (ОсгоЬег !979). 10. А. Оптйгь, РМ!ак Тгиаг Лау. 5ас. Галл, 2?1А, !63 (1920). 11. Б. Мамон, "ВсЬатог оГ Мигела)ь Опбсг Сола!ель оГ Треста! Бгтм," КАСА ТК-1933. 1953. 12. Ы Сингл, Тгат. А5МЕ, 76, 931 (Аийщь !954).