Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

1 Creep (kríp) – tečení i.Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii.Zkoušení creepového chování iii.Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "1 Creep (kríp) – tečení i.Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii.Zkoušení creepového chování iii.Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu."— Transkript prezentace:

1 1 Creep (kríp) – tečení i.Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii.Zkoušení creepového chování iii.Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu iv.Deformace a lom při creepu v.Parametry ekvivalence teploty a času vi.Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla

2 2 Vliv zvýšených teplot na vlastnosti materiálů ODS oceli Intermetalika TiAl

3 3 Vliv teploty na tahový diagram oceli Nízkouhlíková ocel

4 4  do 350°C – postupně mizí výrazná mez kluzu – hodnota R e klesá – deformace pohybem dislokací  nad 350°C – zaniká výrazná mez kluzu – tvar tahového diagramu výrazně ovlivňuje jak teplota, tak i rychlost zatěžování – deformace difusí atomů – dochází k jevu označovanému jako tečení - creep Vliv teploty na tahový diagram oceli Nízkouhlíková ocel

5 5 Creep - pomalá plastická deformace materiálu vyvolaná dlouhodobým působením teploty a času. Deformace Creep Co to je creep

6 6 Homologická teplota Homologická teplota Creep je významný za teplot >(0,3 až 0,5) Výjimka niklové superslitiny  0,75 Uhlíková ocel  350°C Parní turbina  550°C (P91  610°C) Turbodmychadlo  850°C Vlákno žárovky  2 000°C Co to je creep

7 7

8 8 předpokládaná životnost součásti za zvýšených teplot je h = 11 let, v laboratoři se provádí zkoušky asi 10% životnosti tj h = více než rok. n = 1 difusní creep; n > 1 dislokační creep Zkoušky creepového chování

9 9 Měkké zatížení - potrubí Tvrdé zatížení - šrouby Zkoušky creepového chování

10 10 Schéma zkušebního stroje na creepové zkoušky při konstatntním zatížení (napětí) Zkoušky creepového chování

11 11 Zkoušky creepového chování Měří se: - deformace na čase - doba do lomu

12 12 Andradeho zkouška tečení při konstantním skutečném napětí během rovnoměrné deformace zkušebního tělesa Zkoušky creepového chování

13 13 Měřené charakteristiky: Zkoušky creepového chování - doba do lomu - závislost deformace na čase

14 14 Creep (kríp) – tečení i.Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii.Zkoušení creepového chování iii.Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu iv.Deformace a lom při creepu v.Parametry ekvivalence teploty a času vi.Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla

15 15 Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu: Mez pevnosti při tečení (  r ) R TP MPa teplota / čas do lomu Mez tečení (  A1 ) R T MPa teplota / velikost deformace/čas deformace RELAXACE Výchozí napětí R R MPa /teplota Zbytkové napětí R RZ MPa /teplota /čas zkoušky Charakteristiky odolnosti vůči creepu

16 16  Mez pevnosti při tečení P265H (11 418)  Mez pevnosti při tečení R TP P265H (11 418) Charakteristiky odolnosti vůči creepu  Mez tečení R T P265H (11 418) příklady

17 17  Relaxace – výchozí a zbytkové napětí 13CrMo4-5 (15 121) 13CrMo4-5 (15 121) Charakteristiky odolnosti vůči creepu příklady

18 18 Charakteristiky odolnosti vůči creepu Určování creepových parametrů

19 19 Charakteristiky odolnosti vůči creepu 1/T Určování creepových parametrů

20 20 Příčinou creepu je difuse atomů mřížky pod účinkem napětí a zvýšené teploty. - viskózní creepn = 1 - viskózní creepn = 1 - creep polymerůn ≈ 1 - creep polymerůn ≈ 1 - difúzní creepn ≈ 1 - difúzní creepn ≈ 1 - dislokační creepn = (3-8) - dislokační creepn = (3-8) U kovových materiálů - dva typy tečení: - difusní creep - dislokační creep Deformace a lom při creepu mechanismy

21 21 Difusní creep Deformace a lom při creepu

22 22 Difusní creep Difuse probíhá objemem zrn Herring Nabarro (nižší napětí, vysoká teplota) Difuse probíhá po hranicích zrn Coble (nižší napětí, nižší teplota) Deformace a lom při creepu

23 23 Dislokační creep Deformace a lom při creepu šplh dislokací

24 24 Dislokační creep Deformace a lom při creepu

25 25 Mapy deformačních mechanismů Deformace a lom při creepu

26 26 Příklad AISI 316 (16Cr-13Ni-2,5Mo) Mapy deformačních mechanismů Deformace a lom při creepu

27 27 Deformace a lom při creepu Lom při creepu

28 28 Pokluzy po hranicích - vznik kavit Deformace a lom při creepu Lom při creepu

29 29 Ponaučení: hranice kolmé na směr působícího napětí jsou nežádoucí Deformace a lom při creepu Lomová mapa

30 30 Creep (kríp) – tečení i.Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii.Zkoušení creepového chování iii.Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu iv.Deformace a lom při creepu v.Parametry ekvivalence teploty a času vi.Spolupráce materiálového inženýra a konstruktéra při vývoji lopatek turbiny tryskového letadla

31 31 Laboratoř (1-2 roky) – provoz (10-20let) Parametry ekvivalence teploty a času

32 32 Nejčastěji uváděné parametry ekvivalence teploty a času: Sherbyův – Dornův Larsonův – Millerův Mansonův - Haferdův Parametry ekvivalence teploty a času

33 33 Při zkoušce i provozu je stejné napětí - Sherby & Dorn Parametry ekvivalence teploty a času Po integraci a úpravě (Vypuštění integrační konstanty = zanedbání primárního stadia)

34 34 Sherbyův – Dornův parametr Parametry ekvivalence teploty a času σ c =27,6 MPa

35 35 Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů Pro oceli Q ~ cal/mol Sherbyův – Dornův parametr Parametry ekvivalence teploty a času

36 36 Příklad Součást vyrobená z legované oceli je vystavena tahovému napětí 150 MPa. Jaká je nejvyšší teplota, při které bude součást funkční alespoň 40 dní? V laboratoři došlo k lomu po 260 hodinách za teploty 530°C (Při výpočtu použijte bezpečnostní faktor 10) Sherbyův – Dornův parametr Parametry ekvivalence teploty a času Pro oceli Q ~ cal/mol

37 37 Larson - Millerův parametr Parametry ekvivalence teploty a času Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů

38 38 Larson - Millerův parametr Parametry ekvivalence teploty a času Příklad – předchozí, řešený podle P LM

39 39 předpokládáme, že závislost log(t) vs T za vysokých teplot je přímková Mansonův - Haferdův parametr Parametry ekvivalence teploty a času Potřebná znalost aspoň jedné dvojice bodů

40 40 Zvýšení účinnosti: - 50 léta vstupní teplota 700°C o 25 let později 1350°C další důvod ke zvyšování vstupní teploty byl výkon na jednotku hmotnosti motoru Spolupráce materiálového inženýra a designéra Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla

41 41 Požadavky kladené na materiál lopatek turbiny  Odolnost vůči creepu  Odolnost vůči vysokoteplotní oxidaci  Houževnatost  Odolnost vůči tepelné únavě  Teplotní stabilita struktury Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Spolupráce materiálového inženýra a designéra

42 42 Materiál: superslitiny na bázi Ni (Nimonic, Inconel) Požadavky: při startu napětí 250 MPa, teplota 850°C, 30 hod max. deformace   0,1% Prvek Ni Co W Cr Al Ta Mo C hm.% ,5 0,25 0,15 hm.% ,5 0,25 0,15 a) Co nejvíce atomů do tuhého roztoku (Co,W,Cr) b) Tvrdé stabilní částice (Ni 3 Al; Ni 3 Ti; MoC; TaC) c) Vytvořit na povrchu ochranný film (Cr 2 O 3 ) Slitina je velice tvrdá, teplota tání 1280°C a používá se do 850°C. Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Spolupráce materiálového inženýra a designéra

43 43

44 44

45 45

46 46 Jaké nové materiály? Matricevyztužující fázegeometrie vyztužující fáze NiTaCvlákna CoTaCvlákna Ni 3 AlNi 3 Nb destičky CoCr 7 C 3 vlákna NbNb 2 Cvlákna TiAlNb TiAlNb Kompozity a In-situ komposity

47 47 Vývoj lopatek turbiny tryskového letadla Spolupráce materiálového inženýra a designéra


Stáhnout ppt "1 Creep (kríp) – tečení i.Vliv zvýšených teplot na vlastnosti ocelí ii.Zkoušení creepového chování iii.Charakteristiky odolnosti materiálu vůči creepu."

Podobné prezentace


Reklamy Google