·194· 北京科技大学学报 1995年No.2 高温合金疲劳一蠕变交互作用下的变形规律，根据材料的最小变形速率和应力状态的 不同的依赖关系作出了DD3单晶的疲劳-蠕变应变速率特征图，利用最大应力修正法 得到DD3单晶高温合金疲劳-蠕变交互作用下最小应变速率和应力状态的不同依赖关系· 1 材料和实验方法 DD3单晶是采用螺旋晶体选择器和快速凝固技术在ISP2/Ⅲ一DS真空定向凝固炉中 制取的，板坯的一次枝晶间距300μm.经1250℃固溶4h,再870℃32h时效处理后DD3 单晶的y'相体积分数达到63%，并以细小立方体均匀分布，所有的疲劳蠕变试样的取 向都为[001]方向，试样轴线和[001]方向的交角小于15°. 疲劳蠕变力性实验采用载荷控制方式·保持最大载荷不变，通过改变最小载荷来实 现交变载荷和平均载荷朝相反的方向增减，即首先选定1个最大应力，在这个最大应力 下，通过改变最小应力得到一系列不同的交变应力和平均应力的组合；再在另1个最大 恒定的应力下重复以上过程，得到另1组交变应力和平均应力的组合，全部力性实验所 用设备为MTS809计算机控制电液伺服低周疲劳材料试验机，加载波形为方波，频率 1Hz,试验温度在930℃于空气中进行的.采用三段式电阻丝加热炉加热.试样的变形 采用径向引伸仪通过差动变压器(LVDT)测量， 采用KMnO,(15%)+NaOH(20%)的水溶液清洗断裂试样断口.具体过程为：把断 裂的试样放于此溶液中煮沸30min,再在草酸溶液中煮大约5min后，再在酒精溶液中用 超声波振荡清洗·用扫描电镜观测试样的断口· 2实验结果和讨论 2.1疲劳蠕变动态应变曲线 疲劳蠕变变形是由与时间无关的瞬时弹性及塑性变形和与时间有关的疲劳蠕变变形 组成·瞬时变形与最大应力有关，而疲劳蠕变变形则和最大应力及最小应力都有关系· 在恒定最大应力的情况下，最小应力的改变将会引起交变应力（疲劳应力）和平均应力 (蠕变应力)的同时变化，因此最小应力的改变将会引起疲劳蠕变动态应变曲线的变 化，图1是两个恒定最大应力416.4MPa和485.7MPa作用下不同的最小应力的动态应 变曲线（图上反映的应变值是最小应变值和时间的关系，并去除掉了瞬时弹塑性变 形)·图中可看出在交变应力和平均应力比值较小的情况下，其蠕变曲线更为接近纯蠕 变曲线，如曲线3和4，表现为具有较大的延伸率，第2阶段应变速率随着平均应力和 最大应力的增大而增加；第3阶段相对较长，由于在此应力区域内材料的断裂主要由蠕 变损伤引起，故此应力区域称之为C区；在交变应力和平均应力的比值相对较大的情况 下，如图1中的曲线6，动态应变曲线和前者有着明显的区别·此种情况下材料具有非 常小的延伸率，第2阶段应变速率小，第3阶段明显缩短，曲线和纯疲劳的变形曲线较 为接近，在此应力区域内随交变应力和最大应力的增加第2阶段应变速率也增加·由于 在此应力区域中，材料的破坏主要是由疲劳损伤引起的，故此应力区域称之为F区，· 19 4 . 北 京 科 技 大 学 学 报 1 99 5年 N o . 2 高温 合金 疲劳 一 蠕 变 交 互 作 用下 的 变 形 规 律 , 根 据 材 料 的 最 小 变形 速 率 和 应 力 状 态 的 不 同 的 依 赖 关 系 作 出 了 D D 3 单 晶 的 疲 劳 一 蠕 变 应 变 速 率 特 征 图 . 利 用 最 大 应 力 修正 法 得 到 D D 3 单 晶高温 合金 疲 劳 一 蠕 变交互 作用 下最 小 应变 速率和 应 力 状 态 的 不 同依 赖 关系 . 1 材料和 实验 方 法 D D 3 单 晶是 采 用 螺 旋 晶 体 选 择器 和 快 速 凝 固技 术 在 sI P Z/ l 一 D S 真空 定 向凝 固炉 中 制 取 的 . 板 坯 的一 次枝 晶间距 3 0 0 户m . 经 1 25 0 ℃ 固溶 4 h , 再 8 70 ℃ 32 h 时效处理后 D D 3 单 晶 的 y ` 相 体积 分 数达 到 63 % , 并 以 细 小 立 方 体 均 匀 分 布 . 所 有 的 疲 劳 蠕 变 试 样 的 取 向都为 0[ 01 ] 方 向 , 试 样 轴 线 和 0[ 01 ]方 向 的交 角小 于 1 5 0 . 疲 劳 蠕 变 力 性 实 验 采 用 载 荷控 制方 式 . 保 持最 大 载 荷 不 变 , 通 过改 变 最 小 载 荷 来 实 现交 变 载 荷和 平 均 载 荷 朝相 反 的方 向增 减 . 即 首 先 选 定 l 个 最 大 应 力 , 在 这 个 最 大 应力 下 , 通 过 改 变 最 小 应 力 得 到 一 系 列 不 同 的交 变 应 力 和 平 均 应 力 的 组 合 ; 再 在 另 1 个 最 大 恒 定 的 应力 下 重 复 以 上 过 程 , 得 到 另 1 组 交 变 应 力 和 平 均 应力 的组 合 . 全 部 力 性 实 验 所 用设 备 为 M T S 8 0 9 计 算 机 控 制 电 液 伺 服 低 周 疲 劳 材 料 试 验 机 , 加 载 波 形 为 方 波 , 频 率 I H z , 试 验 温 度 在 9 30 ℃ 于 空 气 中 进行 的 . 采 用 三 段 式 电阻 丝 加 热 炉 加 热 . 试 样 的 变 形 采 用 径 向引 伸 仪 通 过 差 动 变 压 器 ( L V D T ) 测 量 . 采 用 K ZM n O 礴 ( 15 % ) 十 N a O H (2 o % ) 的水 溶 液 清 洗 断 裂 试 样 断 口 . 具 体过 程 为 : 把断 裂 的 试 样 放 于 此 溶 液 中 煮沸 30 m in , 再 在 草 酸 溶 液 中煮 大 约 s m in 后 , 再 在 酒 精 溶 液 中用 超 声 波 振 荡 清 洗 . 用 扫描 电镜 观 测 试样 的 断 口 . 实 验结 果 和 讨论 疲 劳 蠕 变动 态 应 变 曲线 疲 劳 蠕 变 变 形 是 由 与 时 间 无 关 的 瞬 时弹 性 及 塑 性 变 形 和 与 时 间有 关 的 疲 劳 蠕 变 变 形 组 成 . 瞬 时 变 形 与 最 大 应 力 有 关 , 而疲 劳蠕 变 变 形 则 和 最 大 应 力 及 最 小 应 力 都 有 关 系 . 在 恒 定 最 大 应 力 的 情 况 下 , 最 小 应 力 的改 变 将 会 引 起 交 变 应 力 (疲 劳应 力 ) 和 平 均 应 力 (蠕 变 应 力 ) 的 同 时变 化 , 因 此 最 小 应 力 的 改 变 将 会 引 起 疲 劳 蠕 变 动 态 应 变 曲 线 的 变 化 . 图 1 是两 个 恒定 最 大 应 力 41 .6 4 M P a 和 4 85 . 7 M P a 作 用 下 不 同 的最 小 应 力 的 动 态应 变 曲 线 ( 图 上 反 映 的 应 变 值 是 最 小 应 变 值 和 时 间 的 关 系 , 并 去 除 掉 了 瞬 时 弹 塑 性 变 形 ) . 图 中可 看 出在 交 变 应 力 和平 均 应力 比值 较 小 的 情 况 下 , 其 蠕 变 曲线 更 为 接 近 纯 蠕 变 曲线 , 如 曲线 3 和 4 , 表 现 为具 有 较 大 的 延 伸 率 . 第 2 阶段 应 变 速 率 随 着 平 均 应 力 和 最 大 应 力 的 增 大 而 增 加 ; 第 3 阶段 相 对较 长 . 由于 在 此 应 力 区 域 内材 料 的 断裂 主 要 由 蠕 变 损 伤 引 起 , 故 此 应 力 区 域 称 之 为 C 区 ; 在 交 变 应 力 和平 均应 力 的 比 值 相 对 较大 的情 况 下 , 如 图 1 中 的 曲 线 6 , 动 态 应 变 曲线 和 前 者 有 着 明 显 的 区 别 . 此 种 情 况 下 材 料 具有 非 常 小 的 延 伸率 , 第 2 阶段 应 变速 率 小 , 第 3 阶段 明 显 缩 短 , 曲线 和 纯 疲 劳 的 变 形 曲 线 较 为 接 近 . 在 此 应 力 区 域 内 随交 变 应 力 和最 大 应力 的 增 加 第 2 阶 段 应 变 速 率也 增 加 . 由 于 在 此 应 力 区 域 中 , 材 料 的 破 坏 主 要 是 由疲 劳 损 伤 引 起 的 , 故 此 应 力 区 域 称 之 为 F 区