含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系统与流程

miller曲线；所述裸合金性能参数数据包括温度、应力和对应温度和应力下的裸合金持久/蠕变寿命数据；
9.获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值；
10.根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金larson-miller曲线，确定larson-miller参数值，并获取所述larson-miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力；
11.根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积；所述含涂层待测合金的等效承载面积为与所述含涂层待测合金等效的所述裸合金的承载面积；
12.根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。
13.可选地，所述裸合金larson-miller参数的表达式为：
14.p＝t(c lgτ)；
15.其中，p为裸合金larson-miller参数，t为绝对温度，τ为合金持久/蠕变寿命，c是和合金材料有关的常数。
16.可选地，所述含涂层待测合金的等效承载面积的计算公式为：
17.s
′0＝s0*σ/σ
′
；
18.s0＝s1 s2；
19.其中，s
′0为含涂层待测合金的等效承载面积，s0为含涂层待测合金的总截面积，σ为含涂层待测合金的测试应力值，σ
′
为含涂层待测合金的等效应力值，s1为含涂层待测合金的涂层截面积，s2为含涂层待测合金的基体截面积。
20.为实现上述目的，本发明还提供了一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测系统，所述预测系统包括：
21.裸合金larson-miller曲线建立单元，用于获取裸合金性能参数数据，并根据所述裸合金性能参数数据建立裸合金larson-miller曲线；所述裸合金性能参数数据包括温度、应力和对应温度和应力下的裸合金持久/蠕变寿命数据；
22.含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值获取单元，用于获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值；
23.含涂层待测合金等效应力确定单元，用于根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金larson-miller曲线，确定larson-miller参数值，并获取所述larson-miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力；
24.含涂层待测合金的等效承载面积确定单元，用于根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积；所述含涂层待测合金的等效承载面积为与所述含涂层待测合金等效的所述裸合金的承载面积；
25.含涂层待测合金持久/蠕变寿命预测单元，用于根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。
26.可选地，所述裸合金larson-miller参数的表达式为：
27.p＝t(c lgτ)；
28.其中，p为裸合金larson-miller参数，t为绝对温度，τ为合金持久/蠕变寿命，c是
和合金材料有关的常数。
29.可选地，所述含涂层待测合金的等效承载面积的计算公式为：
30.s
′0＝s0*σ/σ
′
；
31.s0＝s1 s2；
32.其中，s
′0为含涂层待测合金的等效承载面积，s0为含涂层待测合金的总截面积，σ为含涂层待测合金的测试应力值，σ
′
为含涂层待测合金的等效应力值，s1为含涂层待测合金的涂层截面积，s2为含涂层待测合金的基体截面积
33.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
34.本发明提供了一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系统，该方法通过获取裸合金性能参数数据，并根据裸合金性能参数数据建立裸合金larson-miller曲线，获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值，根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金larson-miller曲线，确定larson-miller参数值，并获取所述larson-miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力，根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积，根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。本发明测试时间短，成本低，预测结果的可靠性高。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为本发明一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法的流程图；
37.图2为本发明裸合金larson-miller曲线示意图；
38.图3为本发明涂层截面积、基体截面积和总截面积的关系示意图；
39.图4为本发明一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测系统的模块结构示意图。
40.符号说明：
41.裸合金larson-miller曲线建立单元-1，含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值获取单元-2，含涂层待测合金等效应力确定单元-3，含涂层待测合金的等效承载面积确定单元-4，含涂层待测合金持久/蠕变寿命预测单元-5。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.本发明的目的是提供一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法及系
统，能够解决裸合金性能测试数据无法直接用于含涂层合金性能评价的问题。
44.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
45.热障涂层：是一种功能涂层，通常由表层隔热的陶瓷层与底层金属粘结层组成。沉积在耐高温金属或高温合金表面，起隔热作用，降低基材表面温度，使得基材能在更高温度下长时间服役。
46.金属粘结层：是一种金属涂层，位于热障涂层中陶瓷隔热层与基体材料之间，一方面改善金属基体与陶瓷面层的热膨胀系数不匹配，另一方面提高基材高温的抗氧化性能。
47.高温合金：指以铁、镍、钴为基，能在600℃以上的高温及一定应力作用下长期工作的一类金属材料，具有优异的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性等综合性能，主要应用于航空航天领域和能源领域。
48.持久/蠕变寿命：是指材料在某一温度下受恒定载荷作用时，从开始变形到发生断裂的时间。
49.蠕变：固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象。进行蠕变性能测试时方法与持久试验类似，只是需要记录材料不同时间的应变量。
50.larson-miller法：是一种对材料持久/蠕变寿命进行预测的方法，该方法认为材料的持久强度是由温度-时间参数p决定的，p称为larson-miller参数，其值p＝t(c lgτ)，式中t为绝对温度，τ为断裂时间，c是和材料有关的常数。
51.larson-miller曲线：以持久/蠕变应力为纵坐标，larson-miller参数p作为横坐标，对该坐标系中所有持久/蠕变数据点拟合得到的曲线。
52.如图1所示，本发明一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法包括以下步骤：
53.s1：获取裸合金性能参数数据，并根据所述裸合金性能参数数据建立裸合金larson-miller曲线；所述裸合金性能参数数据包括温度、应力和对应温度和应力下的裸合金持久/蠕变寿命数据；其中，至少包括三组温度/应力/裸合金持久/蠕变寿命数据。裸合金larson-miller曲线如图2所示。
54.s2：获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值。具体地，在对含涂层待测合金进行寿命预测前，需对该涂层材料(涂层截面积s1，基体截面积s2，总截面积s0)对合金力学性能的影响进行评估，因此至少需要测试一个温度/应力(t/σ)下的含涂层待测合金的持久/蠕变寿命。涂层截面积、基体截面积和总截面积的关系示意图如图3。
55.s3：根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金larson-miller曲线，确定larson-miller参数值，并获取所述larson-miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力。
56.s4：根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积；所述含涂层待测合金的等效承载面积为与所述含涂层待测合金等效的所述裸合金的承载面积。
57.s5：根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。
58.进一步地，当根据多组温度/应力(t/σ)得到的多个含涂层待测合金的持久/蠕变
寿命时，分别计算每组数据对应的含涂层待测合金的等效承载面积，然后将各组得到的含涂层待测合金的等效承载面积求取平均值，得到含涂层待测合金的等效承载面积的平均值，以此来作为含涂层待测合金的等效承载面积，进行后续不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。
59.更进一步地，当预测含涂层合金t1/σ1参数下的持久/蠕变寿命时，已计算得含涂层合金等效承载面积为s0'，此时等效应力σ1'＝σ1*s0/s0'，得到等效应力σ1'后，只需在图2中larson-miller曲线上读取σ1'对应的p1值，因p1是温度t1和持久/蠕变寿命τ1的函数，已知p1、t1的值，可以计算得到预测的含涂层待测合金t1/σ1参数下的持久/蠕变寿命τ1。
60.进一步地，如图4所示，本发明还提供了一种含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测系统，所述预测系统包括：裸合金larson-miller曲线建立单元1、含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值获取单元2、含涂层待测合金等效应力确定单元3、含涂层待测合金的等效承载面积确定单元4和含涂层待测合金持久/蠕变寿命预测单元5。
61.裸合金larson-miller曲线建立单元1，用于获取裸合金性能参数数据，并根据所述裸合金性能参数数据建立裸合金larson-miller曲线；所述裸合金性能参数数据包括温度、应力和对应温度和应力下的裸合金持久/蠕变寿命数据；
62.含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值获取单元2，用于获取含涂层待测合金在测试温度和测试应力条件下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值。
63.含涂层待测合金等效应力确定单元3，用于根据所述含涂层待测合金持久/蠕变寿命测试值和所述裸合金larson-miller曲线，确定larson-miller参数值，并获取所述larson-miller参数值对应的应力值，将所述应力值作为所述含涂层待测合金的等效应力。
64.含涂层待测合金的等效承载面积确定单元4，用于根据所述等效应力，确定所述含涂层待测合金的等效承载面积；所述含涂层待测合金的等效承载面积为与所述含涂层待测合金等效的所述裸合金的承载面积。
65.含涂层待测合金寿命预测单元5，用于根据所述含涂层待测合金的等效承载面积，对不同温度和应力条件下的含涂层待测合金进行持久/蠕变寿命预测。
66.进一步地，所述裸合金larson-miller参数的表达式为：
67.p＝t(c lgτ)；
68.其中，p为裸合金larson-miller参数，t为绝对温度，τ为合金持久/蠕变寿命，c是和合金材料有关的常数。
69.进一步地，所述含涂层待测合金的等效承载面积的计算公式为：
70.s
′0＝s0*σ/σ
′
；
71.s0＝s1 s2；
72.其中，s
′0为含涂层待测合金的等效承载面积，s0为含涂层待测合金的总截面积，σ为含涂层待测合金的测试应力值，σ
′
为含涂层待测合金的等效应力值，s1为含涂层待测合金的涂层截面积，s2为含涂层待测合金的基体截面积。
73.具体实施例
74.表1含四种不同金属粘结层高温合金持久/蠕变寿命及等效应力/承载面积对比
[0075][0076]
表1为在某种镍基高温合金上涂覆四种不同金属粘结层(厚度相同)后依据本发明含涂层高温合金高温持久/蠕变寿命的预测方法计算得到得含涂层合金等效应力及等效承载面积，该含涂层合金截面长3mm，宽1mm，涂层厚度40μm，总截面积s0为3mm2，含涂层待测合金测试温度/应力(t/σ)为1100℃/100mpa。依据所得的四种含涂层合金的等效面积，可以对其其他t1/σ1条件下的持久/蠕变寿命进行预测。我们对1100℃/90mpa下这四种含涂层合金的持久蠕变寿命进行了预测，并与实测值进行了对比，其结果如附表2所示。结果表明，该方法预测的含涂层合金寿命精确度较高，与实测值误差均在5％以内。
[0077]
表2含四种不同金属粘结层高温合金持久/蠕变寿命预测值与实测值对比
[0078][0079]
本发明的技术效果：本发明中只需测试一个温度/应力下的含涂层待测合金持久/蠕变寿命,结合裸合金持久/蠕变寿命数据，就可以对该含涂层待测合金不同温度/应力下的持久/蠕变寿命进行准确的预测，测试时间、成本低，且在测试实例中，表现出优秀的预测准确性，相对误差均在4％以内，预测结果的可靠性高。
[0080]
此外该方法可以对不同涂层的影响做出区分，(现有技术(2)中不考虑涂层种类，只考虑涂层涂覆后基体截面积的减少)表1结果表明相同厚度的不同种类涂层对含涂层合金的持久/蠕变寿命的影响也存在差异，该方法可以将这种影响考虑在内，结果适用的涂层/合金体系更多，准确性更高。
[0081]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0082]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据
本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。