镍基高温合金GH4065A高温疲劳断裂机制研究

• 作者: 李林翰 张继 张文云 田强 秦鹤勇 张北江 钢铁研究总院有限公司高温材料研究所
• 来源期刊: 材料工程
• 学科: 工学
• 关键词: 镍基高温合金;疲劳;夹杂物;氮化物;断裂源
• 年，卷（期）: 2025,（1）
• 页码范围: 72-80
• 页数: 9页
• 语种: 中文

摘要

针对新一代航空发动机涡轮盘用超低C,N含量的变形高温合金GH4065A，系统表征和定量统计了合金的夹杂物组织。对细晶态和粗晶态试样开展了400℃和650℃不同载荷水平下的疲劳实验。通过对疲劳断裂源组织进行表征分析，研究了合金的疲劳断裂机制。结果表明，合金的夹杂物主要为氮化物。在细晶组织状态下，高温疲劳断裂机制为氮化物（单独和团簇态）起始断裂。高应变幅载荷下（≥0.9%），断裂源主要为试样表面氮化物，极少情况为表面硼化物和氧化物（Al2O3和MgSiO3），且只有Al2O3导致合金过早疲劳断裂；低应变幅载荷下（<0.9%），断裂源为氮化物-解理面型，均在试样近表面/内部。两种不同的断裂方式分别导致高应变幅载荷下400℃疲劳寿命高于650℃疲劳寿命，低应变幅载荷下反之。统计发现，引起疲劳断裂的所有氮化物的尺寸全部达到/超过细晶组织平均晶粒尺寸。在粗晶组织状态下，400℃下疲劳断裂机制为准解理起始断裂。晶粒尺寸的增加极大降低了可能诱发疲劳开裂的夹杂物的有效数量，滑移诱发的解理断裂成为主导断裂机制。