[发明专利]确定镍基单晶高温合金残余寿命的方法

说明书

本公开提供一种确定镍基单晶高温合金残余寿命的方法，涉及镍基高温合金技术领域。该方法包括：提供镍基单晶高温合金的参考试样和目标试样；对参考试样进行蠕变试验直至断裂，并在多个参考时刻采集参考试样的参考金相图，参考时刻包括断裂时刻及之前的多个时刻；确定各参考金相图中的γ＇相的端点数和分叉点数，并据以确定各参考金相图的参考连通数；根据各参考连通数和各参考时刻确定参考函数；采集目标试样的目标金相图；确定目标金相图中的γ＇相的端点数和分叉点数，并据以确定目标金相图的目标连通数；根据目标连通数和参考函数，确定对应于目标连通数的目标时刻；根据目标时刻和断裂时刻确定目标试样的残余寿命。

技术领域

本公开涉及镍基高温合金技术领域，具体而言，涉及一种确定镍基单晶高温合金残余寿命的方法。

背景技术

镍基单晶高温合金，是以镍为基体的高温合金，因其具有良好的高温力学性能，因而被广泛应用于航空发动机和燃气轮叶片等部件。镍基单晶高温合金的微观结构一般包括γ′相和γ相，其中，γ′相是以Ni₃Al为基的金属间化合物，γ相是含有大量固溶元素的面心立方结构，且γ′相以共格的形式镶嵌在γ相中，两者为镍基单晶合金的主要成分。在长期服役状态下，高温蠕变是镍基单晶高温合金失效的主要形式，为了避免发生蠕变断裂引起的失效，需要对镍基单晶高温合金的残余寿命进行预测。

现有技术中，可通过对镍基单晶高温合金的微观结构的演变进行分析，以预测残余寿命。具体而言，在相同的温度和应力条件下，可对γ′相的尺寸以及γ相的宽度记进行统计。由于镍基单晶高温合金的微观结构从初始状态逐渐演变到完全筏化过程中，γ′相的尺寸以及γ相的宽度随时间呈分段式线性变化，从而可对残余寿命进行预测。

但是，在一些实验条件下，随着时间的推移，完全筏化的微观结构会出现解筏，由于相邻γ′相之间会合并连接以及γ相和γ′相的结构会变得复杂，使得现有的预测残余寿命的方法难以适用，使得预测残余寿命的难度增大，且结果的准确性降低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种确定镍基单晶高温合金残余寿命的方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供一种确定镍基单晶高温合金残余寿命的方法，包括：

提供镍基单晶高温合金的参考试样和目标试样；

对所述参考试样进行蠕变试验直至断裂，并在多个参考时刻采集所述参考试样的参考金相图，所述参考时刻包括断裂时刻及之前的多个时刻；

确定各所述参考金相图中的γ＇相的端点数和分叉点数，并据以确定各所述参考金相图的参考连通数；

根据各所述参考连通数和各所述参考时刻确定参考函数；

采集所述目标试样的目标金相图；

确定所述目标金相图中的γ＇相的端点数和分叉点数，并据以确定所述目标金相图的目标连通数；

根据所述目标连通数和所述参考函数，确定对应于所述目标连通数的目标时刻；

根据所述目标时刻和所述断裂时刻确定所述目标试样的残余寿命。

在本公开的一种示例性实施例中，在确定各所述参考金相图中的γ＇相的端点数和分支点数之前，所述确定镍基单晶高温合金残余寿命的方法还包括：

对各所述参考金相图进行二值化；

对二值化后的所述参考金相图进行滤波；

对滤波后的所述参考金相图进行图像细化。