摘要 本文對(duì)核電工程材料：鈦合金T42NG與T225NG和主螺栓材料18Cr2NiWA開展了室溫與350oC高溫下的低周疲勞性能試驗(yàn)研究，獲得了各材料單調(diào)R-O本構(gòu)模型和M-C壽命估算模型基于這些模型，研究了材料的循環(huán)強(qiáng)化與軟化規(guī)律，研究了溫度系數(shù)lslDs和lNf對(duì)鈦合金靜強(qiáng)度循環(huán)強(qiáng)度和低周疲勞規(guī)律的影響效應(yīng)；根據(jù)溫度對(duì)壽命的影響系數(shù)lNf與應(yīng)變幅De/2呈線性規(guī)律的重要發(fā)現(xiàn)，提出了考慮溫度效應(yīng)的，用于高溫低周疲勞壽命估算的l-M-C模型，進(jìn)而總結(jié)出一種較現(xiàn)行方法更簡(jiǎn)便的高溫疲勞試驗(yàn)方法 關(guān)鍵詞 低周疲勞，壽命估算方法，鈦合金，高溫 中圖分類號(hào)：TB302.3 1 引言 工程金屬構(gòu)件大多在循環(huán)載荷作用下工作，疲勞是構(gòu)件失效的主要形式疲勞研究領(lǐng)域包括高周疲勞和低周疲勞一般認(rèn)為，高周疲勞研究涉及在循環(huán)載荷作用下變形與應(yīng)力為比例關(guān)系的疲勞破壞問題，低周疲勞領(lǐng)域則關(guān)心變形與應(yīng)力之間不成比例關(guān)系的疲勞破壞問題，即在循環(huán)載荷作用下，材料危險(xiǎn)點(diǎn)的循環(huán)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系因塑性應(yīng)變較大而產(chǎn)生明顯的遲滯回環(huán)，在這種情況下應(yīng)變幅值作為控制參數(shù)將按一定規(guī)律制約疲勞損傷的進(jìn)程疲勞破壞的過程事實(shí)上是材料組織結(jié)構(gòu)損傷劣化的累積過程，溫度是加速材料疲勞劣化的重要影響因素在定常溫度下，金屬材料的單軸應(yīng)變幅與疲勞壽命關(guān)系存在形式統(tǒng)一常數(shù)因材料而異的非線性Manson-Coffin模型[1],但是該模型還難以反映導(dǎo)致材料損傷裂化的溫度影響規(guī)律本文基于室溫與350oC高溫下國(guó)產(chǎn)新材料T42NG和T225NG鈦合金鋼和18Cr2NiWA反應(yīng)堆主螺栓材料的系列試驗(yàn)成果，一方面研究了材料的疲勞特性，一方面系統(tǒng)地研究了溫度因素對(duì)材料靜強(qiáng)度和低周疲勞規(guī)律的影響效應(yīng)，提出了考慮溫度效應(yīng)的低周疲勞統(tǒng)一模型，即l-M-C模型根據(jù)這一模型，可以大大縮短高溫疲勞試驗(yàn)時(shí)間和減少試樣數(shù)量 2 試驗(yàn)條件 拉伸和疲勞試樣采用等直型結(jié)構(gòu)，中部等直段直徑為8mm，長(zhǎng)度為28mm；過度段半徑為32mm；兩端螺紋夾持段長(zhǎng)為40mm，螺紋尺寸為M16×2試樣車制后用匹配試件過渡半徑的砂輪進(jìn)行精細(xì)磨制，Z后用金相砂紙對(duì)試件表面作拋光處理 試驗(yàn)設(shè)備為MTS809材料試驗(yàn)機(jī)常溫疲勞與常溫拉伸試驗(yàn)采用常溫軸向引伸計(jì)MTS632.11c-21(標(biāo)距:25mm)高溫疲勞與高溫拉伸試驗(yàn)采用高溫拉扭引伸計(jì)MTS632.68-08F(標(biāo)距:25mm), 高溫試驗(yàn)采用熱發(fā)生器 MTS Lepel以及溫控器SHIMADEN SR53高溫引伸計(jì)和載荷傳感器精度為5試驗(yàn)控制方式為應(yīng)變幅值控制，應(yīng)變幅值控制的誤差小于0.03 mm/mmLepel溫度控制精度為±1，試樣標(biāo)距范圍內(nèi)的溫度梯度低于±5采用三個(gè)熱電偶測(cè)溫?zé)犭娕纪ㄟ^MTS點(diǎn)焊機(jī)焊在試樣標(biāo)距段的上中下三點(diǎn)，中點(diǎn)熱電偶用作溫度控制其余兩個(gè)熱電偶用于監(jiān)測(cè)溫度梯度 拉伸與疲勞應(yīng)變控制波形為三角波，控制拉伸軸向變形的應(yīng)變速率為0.05% /s低周疲勞應(yīng)變加載速率為0.4%/s（軸向應(yīng)變/s）采用載荷下降15%作為試樣的失效判據(jù)試驗(yàn)溫度分別為室溫和350高溫試驗(yàn)時(shí)，試樣加載前溫度升至規(guī)定溫度后保溫10分鐘，然后將應(yīng)變引伸計(jì)信號(hào)進(jìn)行初始化調(diào)零以在測(cè)量應(yīng)變中消去溫度應(yīng)變