一種高溫材料的蠕變持久強度預測方法技術

本發明專利技術公開了一種高溫材料的蠕變持久強度預測方法,包括獲取不同溫度下材料的機械性能、對試驗數據進行分析,得到高溫材料蠕變持久強度與短時強度和時間之間的關系,材料蠕持久強度的預測。本發明專利技術的優點為：利用高溫材料短時的機械性能數據來預測長期的蠕變持久強度,這不僅可以大大縮短試驗時間、節省大量的試驗費用,而且可以指導生產和產品的開發工作,尤其適合新材料的研發。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于材料科學與工程應用技術，具體地說是。
技術介紹
進入新世紀以來，隨著能源短缺、環境惡化問題的日益嚴峻，現代工業生產必須符合節能降耗的原則，因此在核能、石油化工、航空航天及微電子等工業領域的裝備均呈現出高參數(高溫、高壓)、大型化、高風險等極端化發展趨勢。如新一代的超超臨界火力發電， 工作溫度已超過700°C，效率超過50%，煤耗下降到250克/度以下，社會、經濟效益顯著。對于上述高溫裝備而言，其壽命設計和服役安全保障面臨的新挑戰表現在一方面，新材料和新結構大量應用，給部件的強度、壽命預測增加了更多變數；另一方面，用戶對設備運行的安全與可靠性提出了更高要求，不僅考核其設計的強度指標和安全系數，而且要求 進行關鍵部件的定量強度、壽命分析。因此，正確預測材料的蠕變持久強度具有非常重要的現實意義。目前國內外對高溫材料蠕變持久強度的預測通常采用基于力學性能數據的外推技術及與蠕變過程相關的方法。基于力學性能數據的外推技術主要有采用以拉森_米勒法(簡稱L-M法)為代表的時間-溫度參數法，是高溫構件設計的基礎方法，如申請號為200710039899.8 “一種汽輪機高溫部件蠕變壽命的預測方法及系統”，申請號為 200910198409. 8 “高溫材料的蠕變預測方法”，都是采用此類方法進行持久強度預測的。基于和蠕變過程相關的方法，如空洞形核及生長、游離碳化物成分及石墨化等金相特征變化的計量技術，主要有蠕變空洞法，M6C析出率法和碳化物的球化率法，這些方法具有相似的理論基礎。如申請號為2007103308160.2 “一種電站鍋爐耐熱材料蠕變壽命預測方法”，是根據實際斷裂試樣的空洞形核機理對空洞生長模型進行了一定修正，其本質仍屬于蠕變空洞法。為了實施上述方法，都需要進行一系列長時間高溫持久性能測試試驗，少者上萬小時，多者十幾萬、甚至幾十萬小時，所需試驗費用極高。所以有必要改進現有的材料高溫長時持久強度預測模型，專利技術一種建立在常規的短時強度試驗以及常規蠕變試驗基礎上，更加簡便、有效預測高溫材料蠕變持久強度預測方法是有必要的。
技術實現思路
本專利技術的目的在于本專利技術的目的在于改進現有蠕變持久強度預測技術中存在的問題和不足，提供一種能夠在常規的短時拉伸試驗基礎上，更加簡便、有效預測高溫材料蠕變持久強度預測方法。本專利技術的目的是這樣實現的本專利技術高溫材料的蠕變持久強度預測方法的步驟(I)獲取不同溫度下材料拉伸性能的數據，每個試驗點數據包括溫度、短時抗拉強度和短時拉伸時間； 表達式(2)把試驗數據標記在以溫度為橫坐標、抗拉強度為縱坐標的圖上；(3)對數據進行擬合，得到擬合曲線，擬合曲線的數學表達式為σ =Aexp (-BT)，其中T為試驗絕對溫度，單位取K，A、B為待定系數；(4)利用數學分析軟件，按最小二乘法回歸求得待定系數A、B;(5)將上述平均短時拉伸時間trt，材料常數A、B及蠕變激活能Q、氣體常數R代入權利要求1.，其特征在于，包括以下步驟(1)獲取不同溫度下材料拉伸性能的數據，每個試驗點數據包括溫度、短時抗拉強度和短時拉伸時間；(2)把試驗數據標記在以溫度為橫坐標、抗拉強度為縱坐標的圖上；(3)對數據進行擬合，得到擬合曲線，擬合曲線的數學表達式為σ =Aexp (-BT)，其中T為試驗絕對溫度，單位取K，A、B為待定系數；(4)利用數學分析軟件，按最小二乘法回歸求得待定系數A、B;(5)將上述平均短時拉伸時間trt，材料常數A、B及蠕變激活能Q、氣體常數R代入表達式2.根據權利要求I所述的高溫材料的蠕變持久強度預測方法，其特征在于，步驟(I)中獲取不同溫度下材料短時拉伸性能的數據，每個試驗點數據包括溫度、應力以及位移和斷裂時間，至少應在5個應力水平下測得斷裂時間，每個應力水平的有效試樣不少于3根。全文摘要本專利技術公開了,包括獲取不同溫度下材料的機械性能、對試驗數據進行分析,得到高溫材料蠕變持久強度與短時強度和時間之間的關系,材料蠕持久強度的預測。本專利技術的優點為利用高溫材料短時的機械性能數據來預測長期的蠕變持久強度,這不僅可以大大縮短試驗時間、節省大量的試驗費用,而且可以指導生產和產品的開發工作,尤其適合新材料的研發。文檔編號G01N3/32GK102937553SQ201210432178公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月1日 優先權日2012年11月1日專利技術者柳暉 申請人:上海師范大學本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高溫材料的蠕變持久強度預測方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）獲取不同溫度下材料拉伸性能的數據，每個試驗點數據包括溫度、短時抗拉強度和短時拉伸時間；（2）把試驗數據標記在以溫度為橫坐標、抗拉強度為縱坐標的圖上；（3）對數據進行擬合，得到擬合曲線，擬合曲線的數學表達式為：σ=Aexp(？BT)，其中：？？T為試驗絕對溫度，單位取K，A、B為待定系數；（4）利用數學分析軟件，按最小二乘法回歸：求得待定系數A、B；（5）將上述平均短時拉伸時間tr0，材料常數A、B及蠕變激活能Q、氣體常數R代入表達式：σ=σ0-2.3RT2QABexp(-BT)logtrtr0.得到蠕變持久強度與短時抗拉強度、斷裂時間及溫度之間關系的數學表達式。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：柳暉，
申請(專利權)人：上海師范大學，
類型：發明
國別省市：