表面强化与相变强化协同作用下SP-700钛合金的疲劳机理及寿命预测

批准号:
51775055
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
李聪
依托单位:
学科分类:
E0504.机械结构强度学
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李微、邱玮、谭黄锴、戴硕威、张鑫原、谭志鹏
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中文摘要
随着汽轮机运行参数的提高,其叶片的服役环境也愈来愈严酷,这严重影响了汽轮机的运行稳定性及使用寿命。SP-700钛合金由于其良好的加工性和较低的生产成本被认为是汽轮机末级叶片的潜在替代材料。本项目以SP-700钛合金为研究对象,突破传统单一强化的思路,在合金表面进行双层辉光等离子渗Zr处理,获得表面强化层,并通过热处理工艺调控,获得能够在加载过程中产生应力诱发相变的组织结构。研究交变载荷下SP-700钛合金渗Zr层与应力诱发相变的协同作用机制及其对疲劳行为的影响,揭示表面强化与相变强化协同作用下SP-700钛合金的疲劳损伤机理,建立反映表面强化特征及微观相变效应的疲劳寿命预测模型,以期为SP-700钛合金叶片的设计及其在汽轮机中的应用提供科学依据,同时对丰富金属材料的疲劳理论体系具有重要意义。
英文摘要
With the higher standard of the operating parameters of the steam turbine, the service environment of the blade becomes more and more severe. SP-700 titanium alloy is considered to be a potential material for the last stage blade of steam turbine due to its good processability and low cost. This project takes SP-700 titanium alloy as the research material, breakthrough the limitation of traditional single strengthening methods, using the double glow plasma surface treatment to do Zr alloying on SP-700. Through the heat treatment control, the phase transformation during the loading will be introduced in this alloy. Under the fatigue loading, the synergistic mechanism of the surface layer and the stress induced phase transformation and their influence on the fatigue performance in SP-700 alloy will be investigated, the fatigue damage mechanism with the synergistic action of the surface strengthening and phase transformation strengthening will be revealed. A fatigue life prediction model with accurate parameters deduced from the surface layer and phase transformation will be developed. These research results will provide a scientific basis for the design of SP-700 titanium alloy blades and its application in steam turbines, at the same time, it is of great significance to enrich the theory of fatigue for metal materials.
随着汽轮机运行参数的提高,其叶片的服役环境也愈来愈严酷,这严重影响了汽轮机的运行稳定性及使用寿命。SP-700钛合金由于其良好的加工性和较低的生产成本被认为是汽轮机末级叶片的潜在替代材料,但是目前缺乏对SP-700钛合金的疲劳研究。本项目以SP-700钛合金为研究对象,突破传统单一强化的思路,在合金表面进行激光渗Zr处理,获得表面强化层,并通过系列热处理工艺调控,获得合金能够在加载过程中产生应力诱发相变的组织结构。研究了激光渗锆工艺对表面渗层的影响规律,确立了最有激光渗锆工艺;系统研究了SP-700热处理工艺-显微组织-力学性能之间复杂关联,建立了较为准确的本构模型;模拟了变形过程中非均质结构的应力应变分布;分析了交变载荷下SP-700钛合金渗层与应力诱发相变的演化规律及其对疲劳行为的影响,揭示了表面强化与相变强化协同作用下SP-700钛合金的疲劳损伤机理。以期为SP-700钛合金叶片的设计及其在汽轮机中的应用提供科学依据,同时对丰富金属材料的疲劳理论体系具有重要意义。
期刊论文列表
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科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Influence of solution treatment on microstructural evolution and mechanical properties of a new titanium alloy
固溶处理对新型钛合金显微组织演变和力学性能的影响
DOI:10.4149/km_2020_1_41
发表时间:2020
期刊:Kovové materiály- Metallic Materials
影响因子:--
作者:Cong Li;Ming Li;Hu Li;Jian Chen;Hui Xiao
通讯作者:Hui Xiao
DOI:10.17222/mit.2020.018
发表时间:2021-06
期刊:Materiali in tehnologije
影响因子:0.5
作者:Hui Xiao;Can Huang;Jian Chen;Cong Li
通讯作者:Hui Xiao;Can Huang;Jian Chen;Cong Li
Unravelling the abrasion resistance of two novel meta-stable titanium alloys on the basis multi-pass-dual-indenter tests
基于多道双压头测试揭示两种新型亚稳钛合金的耐磨性
DOI:--
发表时间:2019
期刊:Wear
影响因子:5
作者:Cong Li;Hu Li;Sybr;van der Zwaag
通讯作者:van der Zwaag
A comparative investigation on the microstructural features in Ti-6Al-4Me(Cr,Mo) alloys of annealing conditions
Ti-6Al-4Me(Cr,Mo)合金退火条件下显微组织特征的对比研究
DOI:10.1016/j.jallcom.2017.11.019
发表时间:2018-02
期刊:Journal of Alloys and Compounds,
影响因子:--
作者:Cong Li;Jian Chen;Wei Li;Jianhua Chen
通讯作者:Jianhua Chen
Influence of grain size on the triggering stress of stress-induced martensitic transformation and related mechanical properties in two newly developed Ti alloys
两种新开发的钛合金晶粒尺寸对应力诱导马氏体相变触发应力及相关力学性能的影响
DOI:10.4149/km_2020_2_93
发表时间:2020
期刊:Kovové materiály- Metallic Materials
影响因子:--
作者:Cong Li;Chunyun Zhu;Hui Xiao;Wanglin Chen;Wei Li
通讯作者:Wei Li
增材制造多孔NiAl合金的制备与蠕变性能研究
- 批准号:2025JJ50237
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2025
- 负责人:李聪
- 依托单位:
钛合金稀土催化渗氮+PVD 复合涂层制备及磨损机理研究
- 批准号:2022JJ30597
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2022
- 负责人:李聪
- 依托单位:
选区激光烧结多孔镍合金的环境蠕变损伤机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:李聪
- 依托单位:
基于复合强化作用的汽轮机SP-700钛合金叶片疲劳机理研究
- 批准号:2018JJ3539
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2018
- 负责人:李聪
- 依托单位:
基于应力诱发马氏体相变的钛合金疲劳行为及机理研究
- 批准号:51405037
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:25.0万元
- 批准年份:2014
- 负责人:李聪
- 依托单位:
国内基金
海外基金
