激光增材镍基合金内部疲劳失效行为研究

摘要

内部失效是激光增材制造镍基高温合金在高温下的典型疲劳失效模式，目前对这种失效模式的认知尚不充分.在650℃下进行了不同应力比的轴向疲劳试验，随后采用扫描电镜、电子背散射衍射、聚焦离子束和透射电子显微镜等测试技术，研究了增材制造镍基高温合金的多尺度内部失效行为.结果表明，不论是否受缺陷影响，微裂纹主要从晶粒取向较软的大晶粒处萌生，然后沿最大剪切应力方向滑移和扩展，形成晶体学小平面，因此与晶粒特征相关的小平面开裂是一种典型的内部失效模式.对小平面裂纹附近的位错结构进行分析，在650℃时，局部塑性变形是由反相边界剪切、沉淀物旁通以及堆积层错剪切机制的共同作用所引起的.结合裂纹尖端应力强度因子的定义，提出了与小平面裂纹特征相关的裂纹成核寿命预测方法，预测结果与实验结果具有较好的一致性.

关键词

增材制造 / 镍基高温合金 / 超高周疲劳 / 内部失效 / 位错结构

基金资助

国家自然科学基金面上资助项目（52175128）; 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室开放课题（20232501）; 湖北隆中实验室开放基金（2022KF-10）; 陕西省科技厅秦创原引用高层次创新创业人才项目（QCYRCXM-2022-173）