高Cr铁素体耐热钢高温组织稳定性及对棘轮损伤行为的影响

摘要

材料在非对称应力循环载荷作用下，其非弹性变形将产生循环累积，这种现象称为棘轮效应（ratchetting）或循环蠕变（cyclic creep）。在静态蠕变中，对于9-12%Cr铁素体耐热钢的研究表明，基于短时试验的结果，利用常规的TTP（时间-温度-参数）方法外推会过高估计长时蠕变的寿命，这就是所谓的“过早失效”（premature failure）现象。而作者的研究表明，9-12%Cr耐热钢在棘轮效应中同样存在类似的外推风险。为了探求这种过早断裂现象的物理来源，本文研究了一种高Cr铁素体耐热钢在蠕变疲劳载荷下的组织演化，结果表明，在循环载荷下位错亚结构或板条结构的瓦解或逆演化形成纯交变载荷下的棘轮损伤是导致过早失效的主要原因。此外，长时和短时试验中变形均匀性的不同是导致寿命外推风险的另一个原因。