700℃循环热冲击下钴基合金的裂纹扩展及应力计算

车洪艳¹，刘伟哲²，张海燕³，刘国辉¹，曹睿³，陈剑虹³

1. 安泰科技股份有限公司2. 哈尔滨电气动力装备有限公司3. 兰州理工大学有色金属先进加工与再利用省部共建国家重点实验室

摘 要：对不同缺口类型的钴基合金在700℃下进行循环热冲击试验,采用扫描电镜、光学显微镜和长度测量软件等,对合金在不同循环热冲击次数下产生主裂纹的情况进行统计分析,并计算缺口位置首次热冲击所致开裂或裂纹萌生的热应力。结果表明,不同缺口类型的试样在首次或者较低循环次数的热冲击下均产生一定长度的主裂纹;随循环热冲击次数增多,裂纹不断扩展,但扩展速率减小;热冲击过程中,在WC和Cr₇C₃这两相的内部以及它们与基体的界面处易产生微裂纹,微裂纹聚集长大形成主裂纹并沿着易产生微裂纹的区域（薄弱区域）扩展长大,发生弯曲和偏转,最终沿最薄弱区域断裂。缺口位置应力集中程度不同,致使所产生的裂纹长度以及裂纹产生所需要的热循环次数不同。通过有限元计算结果发现:缺口的应力集中程度对开裂产生重要影响,离缺口越远的位置产生的正应力越小。

关键词：钴基合金;循环热冲击;缺口;热应力;裂纹;有限元;