Влияние размера зерна на возникновение усталостных трещин
Длямелкозернистые сплавы на основе - никеля -, количество границ зерен в единице объема значительно увеличивается. Границы зерен действуют какэффективные барьеры для движения вывихов: при приложении циклического напряжения дислокации накапливаются на границах зерен вместо того, чтобы образовывать полосы скольжения большого масштаба - (которые являются основными источниками зарождения усталостных трещин). Между тем, мелкие зерна могут рассеивать локальную концентрацию напряжений, снижая вероятность зарождения трещин и тем самым улучшаяпредел усталостиивысокая устойчивость к циклической усталости - (HCF)сплава.
Длякрупнозернистые сплавы - на основе никеля -Малое количество границ зерен приводит к легкому образованию сплошных полос скольжения внутри зерен при циклическом нагружении. Эти полосы скольжения вызовут пластическую деформацию и микротрещины - на поверхности сплава, ускоряя зарождение усталостных трещин. В результате крупнозернистые сплавы - обычно демонстрируют более низкую циклическую усталостную прочность -.
На стадии I для мелкозернистых - сплавов трещинам необходимо постоянно менять пути распространения при пересечении нескольких границ зерен, что требует большого количества энергии разрушения и замедляет скорость распространения. В крупнозернистых сплавах - трещины могут распространяться вдоль направления скольжения внутри крупных зерен с меньшим сопротивлением, что приводит к более быстрому распространению.
На стадии II в распространении усталостных трещин преобладает коэффициент интенсивности напряжений. В это время влияние размера зерна ослабевает, но мелкое зерно все же имеет определенное преимущество в замедлении распространения трещин по сравнению с крупным. Однако если размер зерна слишком мал, доля границ зерен увеличивается, что может привести к межзеренной хрупкости при определенных условиях напряжения и компенсировать часть улучшения усталостных характеристик.
Мелкозернистые - сплавы склонны кзернограничное скольжениепри высоких температурах, что ускоряет усталостное разрушение.
Умеренно крупнозернистые сплавы - обладают лучшим сопротивлением скольжению по границам зерен, поэтому их характеристики усталостной усталости при малом цикле - превосходят показатели мелкозернистых сплавов - в этом сценарии.
Для компонентов, подвергающихся низким напряжениям - и высокой цикловой усталости - (например, детали конструкции газовых турбин),мелкозернистая - структура(сорт по крупности 6–8) предпочтителен для достижения максимального предела выносливости.
Для компонентов, подверженных высокой - температуре и малоцикловой усталости - (например, лопатки турбины),умеренно крупнозернистая - зернистая структура(сорт по размеру зерна 2–4) больше подходит для обеспечения баланса между высокой температурной - прочностью и сопротивлением распространению усталостных трещин.
