寸，根据每一试样系列照片中 γ'的尺寸计算其平均尺寸值daTC;
[0037] 4)利用Manson-Haferd参数法对经不同温度、不同时长热暴露处理后试样的γ' 尺寸数据进行处理，根据模型关系式
具体数值；
[0038] 式中8〇，斗，…，％为多项式的系数，为γ'的平均尺寸，
式中分别为由材料热暴露过程确定的两个常数项，％为热暴露试验时长，?\为热 暴露试验温度。
[0039] 5)根据GB/T2039-2012,在温度Τ和应力σ试验条件下对材料开展高温持久断 裂试验，在获得试验温度，应力及断裂时间等参数后，建立如下模型关系式σ=1^+13^+… 利用该方程绘制出持久断裂时间一温度曲线，用于评估相应材料在指定温度和断裂 寿命条件下的持久强度；
[0040] 式中13。，131，*"，13|11为多项式的系数，〇为应力，？=(1 8%-18〇八1'-1；)，式中1； 和lgta分别为由材料持久性能确定的两个常数项，其值分别对应于步骤4)中的和1#!^， t为持久断裂时间，T为持久试验温度。
[0041] 其中，合金γ'相的数量在2~25 %之间；在利用Manson-Haferd参数法对γ'尺 寸数据进行分析时，采用最小二乘法获得使daTC与4. f"之间具有最 佳拟合优度的(?hig)作为最终的常数项值，以使模型与试验数据的吻合性更好；在利 用Manson-Haferd参数法对γ'尺寸数据进行分析时，+…+获 与σ= 13。+!^?+…+bmPm两模型中的n，m值均不大于6 ;热暴露试验应在至少三个不同的温 度条件下进行，每个温度下的时间节点不少于三个；各试验温度之间的间隔不小于20°C， 不超过50°C，最短的试验时间不小于100h;步骤4)中所述方法，可用不超过5000h的热暴 露试验获得Manson-Haferd参数法中的常数项数值，在大幅度减少持久试验工作量的同时 加快对合金持久性能的预测。
[0042] 具体应用的实例如下。
[0043] 利用Inconel740合金在700~760°C范围内，不大于5000h的热暴露过程中γ' 尺寸数据计算Manson-Haferd模型中所需（Ta，lgta)值，进而预测该合金长时持久强度。 图 1 为文献"Gammaprimecoarseningandage-Hardeningbehaviorinanewnickel basesuperalloy(MaterialsLetters, 58, 2004) " 提供的合金经 704°C、lOOOh热暴露处理 后γ'的透射电镜照片：先将合金试样放入热处理炉中进行热暴露处理，温度分别为704， 725及760°C，每个温度下对应的时长分别为500、1000、2000及4000h，待试验到达规定的时 间后将其从炉中取出空冷至室温；利用透射薄膜试样的制备方法对试样进行处理后，在透 射电镜下拍摄γ'的形貌照片若干张，利用图像分析软件对其中γ'的尺寸进行测量与统 计，获得丫'尺寸随热暴露温度、时长的变化如图2所示。然后，利用Manson-Haferd建立
根据最小二乘法计算出最优的值为 (520, 16)，此时a0 = 2408. 01，a!= 164704. 16,a2= 2832081. 11。图 3 为Inconel740 合 金在650~850°C范围内的持久断裂数据实测值。
[0044] 从中随机选取若干断裂时间不超过5000h的试验数据，见表1 ;
[0045] 表1用于Manson-Haferd模型建立的Inconel740合金持久断裂数据表
[0046]
[0047] 建立用于持久强度预测的Manson-Haferd模型；
[0048] 〇 =b〇+b1P+···+bmPm；
[0049] 模型中所需的常数项值 =-181. 586,b1= 7316. 53,b2= 976524. 2。如图4所示，其为根据该方程得到的合金在 650~800°C范围内各温度持久性能预测曲线与实测值的比较，图中实心点为用于建模的 数据，空心点为用于验证的数据。从图中可以看出，根据热暴露试验得到的（Ta，lgta)值及 少量持久断裂数据值建模，获得的持久强度预测值与实测值吻合性良好，二者的相对误差 在5 %以内，保证了预测的合理性与准确性。
【主权项】
1. 一种预测700°c电站用丫'强化型高溫合金持久强度的方法，其特征在于，包括如下 步骤， 1) 将合金试样在600~900°C范围内开展热暴露试验，待试验结束后空冷至室溫； 2) 按照金相试样的制备方法或透射电镜薄膜试样制备方法对上述经热暴露处理后的 试样进行处理；然后在扫描电镜/透射电镜条件下，拍摄放大倍率为10000~100000倍的 丫 '相形貌照片，每一试样所拍摄的照片数不少于3张； 3) 利用图像分析软件测量每张照片中丫'颗粒的尺寸，根据每一试样系列照片中丫' 的尺寸计算其平均尺寸值cL。； 4) 利用Manson-Haferd参数法对经不同溫度、不同时长热暴露处理后试样的丫'尺寸 数据进行处理，根据如下模型关系式得列(我，讀r;;)的具体数值；式中，8〇，曰1，···，A为多项式的系数，daw为丫'的平均尺寸其中，Γ三和《渡*每分别为由材料热暴露过程确定的两个常数项，t。为热暴露试验时长，T。为 热暴露试验溫度； 5) 根据GB/T2039-2012,在溫度T和应力σ试验条件下对材料开展高溫持久断裂试 验，在获得试验溫度和应力及断裂时间参数后，建立如下模型关系式， σ=b〇+biP+...+bmPm; 式中，b〇，bi，···ibm为多项式的系数，。为应力，P= (Igtr-lgt。)/灯-Τ。)，其中，Ta和Igt。为由材料持久性能确定的两个常数项，其值分别一一对应于步骤4)中的和IfCi:，tf 为持久断裂时间，τ为持久试验溫度； 利用该模型绘制出持久断裂时间-溫度曲线，用于评估相应材料在指定溫度和断裂寿 命条件下的持久强度。2. 根据权利要求1所述的持久强度预测方法，其特征在于：所述合金τ'相的数量在 2~25%之间。3. 根据权利要求1所述的持久强度预测方法，其特征在于：在利用Manson-Haferd参 数法对丫'尺寸数据进行分析时，采用最小二乘法获得使cU与％卡茲j F牛…·.f滋。P " 之间具有最佳拟合优度的巧吉;!趕作为最终的常数项值。4. 根据权利要求1所述的持久强度预测方法，其特征在于：在两模型与σ=b〇+biP+…+bmpm中的n，m值均不大于6。5. 根据权利要求1所述的持久强度预测方法，其特征在于：用不超过5000h的热暴露 试验获得Manson-Haferd参数法中的常数项数值。6. 根据权利要求1所述的持久强度预测方法，其特征在于：热暴露试验应在至少Ξ个 不同的溫度条件下进行，每个溫度下的时间节点不少于Ξ个；各试验溫度之间的间隔不小 于20°C，不超过50°C，最短的试验时间不小于10化。
【专利摘要】本发明一种预测700℃电站用γˊ强化型高温合金持久强度的方法，包括1)将合金试样开展热暴露试验后空冷至室温；2)按照金相试样或透射电镜薄膜试样制备方法对上述试样进行处理；拍摄放大倍率为10000～100000倍的γˊ相形貌照片，每一试样所拍摄的照片数不少于3张；3)测量每张照片中γˊ颗粒的尺寸，根据每一试样系列照片中γˊ的尺寸计算其平均尺寸值；4)利用Manson-Haferd参数法对γˊ尺寸数据进行处理得到的具体数值；5)对材料开展高温持久断裂试验，在获得试验温度和应力及断裂时间参数后，建立模型关系式，绘制出持久断裂时间-温度曲线，用于评估相应材料在指定温度和断裂寿命条件下的持久强度。
【IPC分类】G01N23/22, G01N15/02
【公开号】CN105241903
【申请号】CN201510549957
【发明人】党莹樱, 谷月峰, 赵新宝, 尹宏飞, 鲁金涛, 杨珍, 严靖博
【申请人】华能国际电力股份有限公司, 西安热工研究院有限公司
【公开日】2016年1月13日
【申请日】2015年8月31日