Исследование скорости роста трещины усталости в жаропрочных никелевых сплавах

Приведены результаты испытаний на скорость роста усталостной трещины в компактных образцах при внецентренном растяжении с использованием датчика раскрытия трещины в условиях асимметричного цикла нагружения R = 0,1 при комнатной и повышенной температурах. Рассмотрена взаимосвязь условий силового нагружения и предварительно выращенной исходной усталостной трещины. Получены значения эффективного коэффициента интенсивности напряжений K_eff, которые являются важной оценкой для интерпретации наблюдаемого характера роста трещины. Представлено сравнение свойств циклической трещиностойкости сплава ВЖ175-ИД со свойствами зарубежных аналогов Rene 88DT, Inconel 625SLM и отечественных ЭП741НП, ЭК151-ИД. Показано влияние температуры испытания на скорость роста трещины. Проверена гипотеза о линейной зависимости параметров уравнения Пэриса.

1. Каблов Е. Н., Оспенникова О. Г., Ломберг Б. С., Сидоров В. В. Приоритетные направления развития технологий производства жаропрочных материалов для авиационного двигателестроения // Проблемы черной металлургии и материаловедения. - 2013. - № 3. - С. 47-54.

2. Dowling N. E. Mechanical Behavior of Materials. - Pearson Education Limited, 2007.

3. Hudak Jr. S. J. The dependence of crack closure on fatigue loading variables // Mechanics of Closure. - ASTM STP 982, 1987. - P. 121-138.

4. Каблов Е. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» // Авиационные материалы и технологии. - 2015. - № 1(34). - С. 3-33. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-13-33.

5. Gorbovets M. A., Khodinev I. A., Belyaev M. S., Ryzhkov P. V. Low-Cycle Fatigue of a VZh175 Nickel Superalloy during Asymmetric Loading // Russian Metallurgy (Metally). - 2019. - No 9. -P. 889-893.

6. Каблов Е. Н., Летников М. Н., Оспенникова О. Г., Бакрадзе М. М., Шестакова А. А. Особенности формирования частиц упрочняющей Y'-фазы в процессе старения высоколегированного жаропрочного деформируемого никелевого сплава ВЖ175-ИД // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. - 2019. - № 9(81) . - С. 3-14. URL: http: //www.viam-works.ru (дата обращения 15.07.2020). DOI: dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-9-3-14

7. Бакрадзе М. М., Овсепян С. В., Шугаев С. А., Летников М. Н. Влияние режимов закалки на структуру и свойства штамповок дисков из жаропрочного никелевого сплава ЭК151-ИД // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. - 2013. - № 9. - Ст. 01. URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 10.07.2020).

8. Горбовец М. А., Беляев М. С., Рыжков П. В. Сопротивление усталости жаропрочных никелевых сплавов, полученных методом СЛС // Авиационные материалы и технологии. - 2018. -№ 3. - С. 50-55. DOI: 10.18577/2071-9140-2018-0-3-50-55.

9. Медведев П. Н., Гуляев А. И. Анализ пространственного распределения трещин в жаропрочном никелевом сплаве, изготовленном по технологии СЛС // Авиационные материалы и технологии, 2020. - № 1. - С. 12-18. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-1-12-18.

10. Горбовец М. А., Ходинев И. А., Рыжков П. В. Оборудование для проведения испытаний на малоцикловую усталость при «жестком» цикле нагружения // Труды ВИАМ: электрон. науч.-технич. журн. - 2018. - № 9. Cr.06URL: http://www.viam-works.ru (дата обращения 21.07.2020). DOI :dx.doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-9-51-60.

11. Каблов Е. Н., Евгенов А. Г., Мазалов И. С., Шуртаков С. В., Зайцев Д. В., Прагер С. М. Эволюция структуры и свойств высокохромистого жаропрочного сплава ВЖ159, полученного методом селективного лазерного сплавления. Ч. I // Материаловедение. - 2019. - № 3. - С. 9-17.

12. Голубовский Е. Р., Волков М. Е., Эммауский Н. М. Метод определения границ устойчивого роста трещины усталости и параметров уравнения Пэриса // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2019. - Т. 85. - № 9.

13. Elber W. Fatigue crack closure under cyclic tension. // Engineering Fracture Mechanics. - 1970. -V.2. - P. 37-45.

14. Poulin J.-R., Brailovski V., Terriault P. Long fatigue crack propagation behavior of Inconel 625 processed by laser powder bed fusion: influence of build orientation and post-processing conditions. // International Journal of Fatigue. - 2018. - V. 116. - P. 144-156. DOI: https://doi.Org/10.1016/j.ijfatigue.2018.07.008.

15. Yokobori T., Aizawa T. The influence of temperature and stress intensity factor upon the striation spacing and fatigue crack propagation rate of aluminum alloy // International Journal. Fracture. - 1973. -V. 9. - P. 489-491.

16. Schijve J. Some formulas for the crack opening stress level // Engineering Fracture Mechanics. -1981. - V. 14. - P. 461-465.

17. Голубовский Е. Р., Волков М. Е., Эммауский Н. М. Оценка скорости развития трещины усталости (СРТУ) в никелевых сплавах для дисков ГТД // Вестник двигателестроения. - 2013. -№ 2/201. - С . 229-235.

18. Shyam A., Allison J. E., Szczepanski C. J., Pollock T. M., Jones J. W. Small fatigue crack growth in metallic materials: A model and its application to engineering alloys // Acta Materialia. -2007. - V. 55. - P. 6606-6616. DOI: 10.1016/j.actamat.2007.08.022.