粉末高温合金FGH4095的蠕变疲劳裂纹扩展行为研究

夏日; 郑小梅; 杨旭峰; 李向哲; 许金泉

应用力学学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (2) : 285 -294.

夏日, 郑小梅, 杨旭峰, 李向哲, 许金泉

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摘要

粉末高温合金具有优异的高温力学特性及热加工性能，广泛使用于先进航空发动机零部件。针对粉末高温合金FGH4095的盘形件，通过取样试验，利用原位观察方法测量了其在20℃、530℃、630℃和700℃及应力比0.1、-1下的裂纹扩展速率曲线及门槛值，运用Paris规律得到了稳态裂纹扩展特性参数，分析了各特性参数的温度依存性。研究发现蠕变对裂纹扩展行为有显著影响，高温下，应力比0.1的扩展曲线斜率更大，且不再具有门槛值。研究还发现FGH4095的裂纹扩展性能随温度增高并非单调变化，并结合手册数据对此现象进行了说明。基于损伤演化理论对蠕变疲劳耦合损伤下的裂纹扩展行为进行了分析，说明了裂纹扩展速率曲线的频率依存性及Paris规律应用的局限性。通过引入疲劳特征长度的概念，讨论了利用频率依存的裂纹扩展数据对各类裂尖(包括大裂纹和小短裂纹)问题进行蠕变疲劳寿命评价的方法。