具有不同梯度晶粒组织的粉末高温合金疲劳小裂纹扩展原位观察

采用扫描电子显微镜原位观察的方法对某第三代粉末高温合金不同微观组织的疲劳裂纹萌生和小裂纹扩展行为进行了研究,揭示了双性能粉末涡轮盘轮缘(粗晶组织)、轮心(细晶组织)及晶粒过渡区(梯度结构组织)的微观组织对疲劳小裂纹扩展的影响规律.结果表明:缺口处的一次强化相易成为裂纹萌生位置,其中梯度结构组织呈现出从晶界处开裂的多裂纹萌生特征.对于梯度结构试样,室温下的小裂纹扩展行为受微观结构影响显著,疲劳裂纹扩展速率波动较大.在应力强度因子范围较低时,粗晶试样的裂纹扩展速率高于细晶;随着应力强度因子范围逐渐增大,细晶试样的疲劳裂纹扩展速率增加更快,并高于粗晶试样;这与较长的滑移路径、增强的滑移可逆性和较少的晶界阻碍、减弱的不连续度之间的竞争机制相关.