镍基单晶合金温度梯度疲劳蠕变损伤分析和寿命预测

针对发动机冷却单晶叶片的工作状态和环境，设计并进行温度梯度模型试验，结合理论研究，揭示镍基单晶合金在受温度梯度疲劳蠕变载荷及其与热机械疲劳、等温疲劳、蠕变的交互作用载荷时的晶体取向相关的变形、损伤和失效机理；提出基于材料细微观结构特点并得到广泛验证的温度梯度相关的本构模型和寿命预测模型；建立温度梯度理论体系；完成相应的有限元程序；提出冷却单晶叶片气膜孔模拟试验；得到典型冷却单晶叶片强度与寿命指标。本项目的研究将增加对国产镍基单晶合金在冷却单晶叶片工作环境状态下的变形、损伤及失效机理的基本认识，避免灾难性事故的发生，减少不确定因素，充分利用材料性能储备和安全地确定冷却单晶叶片强度和寿命，从而推动国产发动机的发展和单晶材料的应用。另一方面，国内外对其它材料的温度梯度场下的疲劳蠕变没有系统的研究，该项目的完成可以在温度梯度理论领域进行一些较系统的研究。