镍基单晶高温合金热机疲劳断裂特征

崔建军，张建新，原田广史

(1.山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，济南250061，E-mail:xcui@sdu.edu.cn; 2.日本国家材料科学研究所(NIMS)，茨城筑波305-0047)

镍基单晶高温合金热机疲劳断裂特征

崔建军1，张建新1，原田广史2

(1.山东大学材料液固结构演变与加工教育部重点实验室，济南250061，E-mail:xcui@sdu.edu.cn; 2.日本国家材料科学研究所(NIMS)，茨城筑波305-0047)

为了进一步提高镍基单晶高温合金的热机疲劳性能，通过微观结构解析研究了合金热机疲劳断裂特征.通过金相和扫描电子显微镜研究了热机疲劳断裂的断口特征和微观结构.研究表明：裂纹起源于形变孪晶与试样外表面的交截处，过程中的氧化有助于裂纹的长大;裂纹尖端的应力场诱发出大量形变孪晶，而形变孪晶的存在为裂纹进一步沿着孪晶界扩展提供了便利条件;镍基单晶高温合金的疲劳断裂主要是由于形变孪晶的形成以及裂纹沿孪晶界的扩展造成的.形变孪晶与高温合金疲劳断裂密切相关.

高温合金;疲劳;断裂;孪晶

镍基单晶高温合金的涡轮叶片是上世纪80年代以来航空发动机的重大技术之一.航空发动机涡轮叶片在服役过程中主要承受［001］轴向的离心载荷，由离心力导致的蠕变、疲劳等损伤是叶片的主要失效机制［1-2］.航空发动机的叶片在空转、爬升、飞行等过程中所受离心力是不同的，这会导致叶片材料的热机循环疲劳失效.自上世纪80年代镍基单晶高温合金问世以来，在世界范围内就其蠕变性能进行了广……