[发明专利]一种高温材料的蠕变持久强度预测方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学与工程应用技术，具体地说是一种高温材料的蠕变持久强度预测方法。

背景技术

进入新世纪以来,随着能源短缺、环境恶化问题的日益严峻，现代工业生产必须符合节能降耗的原则，因此在核能、石油化工、航空航天及微电子等工业领域的装备均呈现出高参数（高温、高压）、大型化、高风险等极端化发展趋势。如新一代的超超临界火力发电，工作温度已超过700℃，效率超过50%，煤耗下降到250克/度以下，社会、经济效益显著。

对于上述高温装备而言，其寿命设计和服役安全保障面临的新挑战表现在：一方面，新材料和新结构大量应用，给部件的强度、寿命预测增加了更多变数；另一方面，用户对设备运行的安全与可靠性提出了更高要求，不仅考核其设计的强度指标和安全系数，而且要求进行关键部件的定量强度、寿命分析。因此，正确预测材料的蠕变持久强度具有非常重要的现实意义。

目前国内外对高温材料蠕变持久强度的预测通常采用基于力学性能数据的外推技术及与蠕变过程相关的方法。基于力学性能数据的外推技术主要有采用以拉森-米勒法(简称L-M法)为代表的时间-温度参数法，是高温构件设计的基础方法，如申请号为200710039899.8“一种汽轮机高温部件蠕变寿命的预测方法及系统”，申请号为200910198409.8“高温材料的蠕变预测方法”，都是采用此类方法进行持久强度预测的。基于和蠕变过程相关的方法，如：空洞形核及生长、游离碳化物成分及石墨化等金相特征变化的计量技术，主要有蠕变空洞法，M6C析出率法和碳化物的球化率法，这些方法具有相似的理论基础。如申请号为2007103308160.2“一种电站锅炉耐热材料蠕变寿命预测方法”，是根据实际断裂试样的空洞形核机理对空洞生长模型进行了一定修正，其本质仍属于蠕变空洞法。为了实施上述方法，都需要进行一系列长时间高温持久性能测试试验，少者上万小时，多者十几万、甚至几十万小时，所需试验费用极高。所以有必要改进现有的材料高温长时持久强度预测模型，发明一种建立在常规的短时强度试验以及常规蠕变试验基础上，更加简便、有效预测高温材料蠕变持久强度预测方法是有必要的。

发明内容

本发明的目的在于本发明的目的在于改进现有蠕变持久强度预测技术中存在的问题和不足，提供一种能够在常规的短时拉伸试验基础上，更加简便、有效预测高温材料蠕变持久强度预测方法。

本发明的目的是这样实现的：

本发明高温材料的蠕变持久强度预测方法的步骤：

（1）获取不同温度下材料拉伸性能的数据，每个试验点数据包括温度、短时抗拉强度和短时拉伸时间；

（2）把试验数据标记在以温度为横坐标、抗拉强度为纵坐标的图上；

（3）对数据进行拟合，得到拟合曲线，拟合曲线的数学表达式为：

σ=Aexp(-BT），其中：  T为试验绝对温度，单位取K，A、B为待定系数；

（4）利用数学分析软件，按最小二乘法回归：求得待定系数A、B；

（5）将上述平均短时拉伸时间t_r0，材料常数A、B及蠕变激活能Q、气体常数R代入表达式：

σ=σ0-2.3RT2QABexp(-BT)logtrtr0.]]>

得到蠕变持久强度与短时抗拉强度、断裂时间及温度之间关系的数学表达式。

本发明的要点是：根据经典的Orr-Sherby–Dorn(OSD)（葛庭燧-顿恩）参数法，利用数学分析，即微分和积分的运算，建立的一种蠕变持久强度预测方法。