·824. 工程科学学报，第40卷，第7期 (a) b 外表面黑 ●瞬断区 断口 ●5700m 裂纹源K 剖面 ●10o0um ●裂纹源 (c) d 距离1800μm 8800m 5700μm 3400um 1000um 500m 人裂纹源 图1CT试样的观察位置示意图.(a)断裂后的试样：(b)断口宏观照片：(c)试样的剖面：(d)试样的外表面 Fig.1 Sketches of observation positions in a CT specimen:(a)a fractured specimen;(b)a macroscopic photograph of the fracture surface;(c) central sectioned surface of a specimen;(d)outside surface of a specimen (a) 20m 5um 图2标准热处理态GH4169合金经化学浸蚀后的光镜及扫描电镜照片.(a)光镜照片：(b)扫描电镜照片 Fig.2 Optical and SEM micrographs of ST-state GH4169 superalloy after chemical etching:(a)optical micrograph;(b)SEM micrograph 线)，并与先前在相同试验条件下测得的FGH4096 通过对比可以看出，GH4169合金的裂纹扩展速率 合金的曲线进行对比，如图3所示，其中a表示裂纹 始终比FGH4096合金高约一个数量级.上述结果 长度，n表示循环周次，△K表示应力强度因子幅. 表明在650℃下GH4169合金抵抗疲劳裂纹扩展的 从图3(a)所示的a-n曲线可以看出GH4169合金 能力明显弱于FGH4096合金.为解释这一现象，于 的裂纹从79周次开始扩展，并且裂纹长度随周次的 是对GH4169合金试样的断口进行详细观察. 增加迅速增大，最终在335周次时断裂.而 2.2疲劳裂纹扩展试样的断口观察 FGH4096合金在608周次时才开始扩展，裂纹长度 为了研究标准热处理态GH4169合金的裂纹扩 随周次增加的速率明显低于GH4169合金，并最终 展行为，首先使用扫描电镜对GH4169合金CT试样 在3070周次时断裂.即在相同的试验条件下， 断口的4个位置进行观察，如图1(b)所示，观察结 FGH4096合金的裂纹几乎还未开始扩展时，GH4169 果如图4所示.图4(a)是断口裂纹源附近的形貌， 合金试样已发生断裂.从图3(b)所示的da/dn-△K 可以看到断口较为平坦且基本为沿晶断裂，即主裂 曲线可以看出，曲线大致可分为三个区，其中近门槛 纹从一开始就是以沿晶方式萌生.图4(b)是裂纹 区和稳定扩展区较为明显，但快速扩展区不清晰. 源附近的放大图，可以看到断口表面覆盖一层颗粒工程科学学报,第 40 卷,第 7 期 图 1 CT 试样的观察位置示意图 郾 (a) 断裂后的试样; (b) 断口宏观照片; (c) 试样的剖面; (d) 试样的外表面 Fig. 1 Sketches of observation positions in a CT specimen: (a) a fractured specimen; (b) a macroscopic photograph of the fracture surface; ( c) central sectioned surface of a specimen; (d) outside surface of a specimen 图 2 标准热处理态 GH4169 合金经化学浸蚀后的光镜及扫描电镜照片 郾 (a) 光镜照片; (b) 扫描电镜照片 Fig. 2 Optical and SEM micrographs of ST鄄state GH4169 superalloy after chemical etching: (a) optical micrograph; (b) SEM micrograph 线),并与先前在相同试验条件下测得的 FGH4096 合金的曲线进行对比,如图 3 所示,其中 a 表示裂纹 长度,n 表示循环周次,驻K 表示应力强度因子幅. 从图 3(a)所示的 a鄄鄄 n 曲线可以看出 GH4169 合金 的裂纹从 79 周次开始扩展,并且裂纹长度随周次的 增加 迅 速 增 大, 最 终 在 335 周 次 时 断 裂. 而 FGH4096 合金在 608 周次时才开始扩展,裂纹长度 随周次增加的速率明显低于 GH4169 合金,并最终 在 3070 周 次 时 断 裂. 即 在 相 同 的 试 验 条 件 下, FGH4096 合金的裂纹几乎还未开始扩展时,GH4169 合金试样已发生断裂. 从图 3(b)所示的 da / dn鄄鄄驻K 曲线可以看出,曲线大致可分为三个区,其中近门槛 区和稳定扩展区较为明显,但快速扩展区不清晰. 通过对比可以看出,GH4169 合金的裂纹扩展速率 始终比 FGH4096 合金高约一个数量级. 上述结果 表明在 650 益下 GH4169 合金抵抗疲劳裂纹扩展的 能力明显弱于 FGH4096 合金. 为解释这一现象,于 是对 GH4169 合金试样的断口进行详细观察. 2郾 2 疲劳裂纹扩展试样的断口观察 为了研究标准热处理态 GH4169 合金的裂纹扩 展行为,首先使用扫描电镜对 GH4169 合金 CT 试样 断口的 4 个位置进行观察,如图 1( b)所示,观察结 果如图 4 所示. 图 4(a)是断口裂纹源附近的形貌, 可以看到断口较为平坦且基本为沿晶断裂,即主裂 纹从一开始就是以沿晶方式萌生. 图 4( b)是裂纹 源附近的放大图,可以看到断口表面覆盖一层颗粒 ·824·