含裂纹成分连续过渡梯度材料高温时间相关损伤破坏

梯度材料是一种成分连续或逐级变化，具有优异性能的非均匀材料，其概念提出已经有20多年，多种梯度材料已经开发出来了，在工程上已经有了一些应用，并且也解决了一些实际问题，但对含缺陷梯度材料时间相关高温损伤破坏还很少，对梯度材料的理解还远远不够。为推进梯度材料发展和在高温环境应用，本项目提出采用纯Al/Al-Cu成分连续过渡梯度固溶体材料作为研究对象，主要针对含裂纹成分连续梯度材料损伤破坏进行实验和有限元分析研究，通过高温云纹干涉、光纤图像处理及直流电位法等手段，精确测定梯度材料成分不均匀性对蠕变形变、裂纹尖端应力重分布的影响，通过有限元方法建立合理描述裂纹尖端非弹性区的方法，界定大范围蠕变及小范围蠕变，提出新的时间相关断裂力学参量或C*和Ct等参量的修正方案，建立扩展速率的表述方法，为日后建立乙烯裂解炉管渗碳空洞出现后炉管剩余寿命准确预测提供基础研究数据。本项目研究有重要的理论和现实意义。