一种s式的扩展。试验发现c1),Udimit500在空气中蠕变寿命比在真空中显著下降，观 察断裂试样的纵剖面，发现空气中断裂试样有大量的表面裂纹而无内部微裂纹，而真空 中断裂试样则恰好相反。这表明上述机制已使该合金在正常蠕变断裂机制起作用之前破 断。在热腐蚀〔19〕与气体硫氧化环境「8]中的持久断裂试样剖面也观察到沿晶楔形硫、 氧化物，它们也能导致类似的机制，并且作用更强烈。 S3(式断裂过程中的关键是晶界的弱化，除上述楔形腐蚀弱化晶界外，环境介质还 可能通过以下几种机制弱化晶界：1)硫在合金中沿晶扩散偏聚，使晶界键合强度降 低，如果在晶界上形成了NiaS2,它们将润湿晶界，进一步使晶界弱化〔2)，2)氧沿 晶界进入合金，与合金中的固硫相(MnS等)反应释放出硫而使晶界弱化r28,3)应力 与氧化共同作用下晶界胞状析出脆性相弱化晶界，在一种F-Ni基合金中，多方面的试 验与分析证实了这一机制'4们，它在拓朴相析出敏感的合金中具有普遍意义。 与图3的结果类似，对国产合金GH37在涂盐(Na2SO4+NaCI)热腐蚀条件下的研 究18]也发现温度降低明显地加剧热腐蚀环境对合金的破坏作用，尽管热腐蚀本身明显 减弱。作者提出并证实：这是因为随温度降低，合金塑性降低，表面裂纹扩展速率加 快，表面裂纹一旦萌生很快扩展致断裂，使寿命由表面裂纹扩展控制转为表面裂纹萌生 控制。热腐蚀促使裂纹提前萌生，而这对降低蠕变寿命的作用比较高温度下加速裂纹扩 展对它的作用要大得多。 另一方面，某些情况下，环境腐蚀还可能起钝化、愈合表面裂纹的有益作用11」。 B。环境对正常蠕变断裂微观过程的影响 这类观点认为环境的作用并不引入新的高温持久断裂机制，而是通过影响蠕变断裂 的微观过程（晶界空洞形核、长大）来影响宏观断裂寿命和塑性。 S,Floreen:等发现合金在空气与He中的蠕变裂纹的沿晶扩展面上都有相同形貌的空 穴，表征着正常蠕变裂纹生长机制，尽管两种环境中的裂纹长大速率相差近两个数量 级，作者认为这表明环境只是促进了应力和蠕变控制的正常裂纹扩展而未引入新的机制 〔2s.,近期发表的Incoloy800光滑试样在He与2%S0z/He中蠕变条件下的表面裂纹测量 结果可进一步说明这一点r26:在SOz/He中的最大裂纹深度较H中大6倍，它与蠕变 量的关系仍保持为正比关系，与时间却无任何明显的关系。这说明此时裂纹生长的速率 控制因素仍然是应力和蠕变，而不是环境介质的散和腐蚀。 c,L,Whitl等〔27)通过蠕变试验及断口Auger分析等手段揭示出：镍基合金中硫强 烈地偏聚在晶界空洞表面，使表面能显著降低，而降低表面能将大大地促进空洞的形核 与长大C28)。在Ni-20Cr中加入0.11%强硫化物形成元素Zr,阻止了上述偏聚，结果 800°℃下蠕变寿命和断裂延伸率分别提高了20倍与7倍，并且断裂方式由沿晶转为穿晶 〔7)。所以在蠕变条件下，当环境中的硫扩散进入裂纹前端晶界，它们将促进晶界空洞 的形核与长大，加速裂纹的扩展。 扩散进入品界的氧，除可能置换出晶界固硫相中硫外、23'，还能与品界碳化物发生 内氧化反应生成C0气泡，产生极高的内压，促使晶界形成空洞·293·：。新近对镍基合金 Waspaloy涡轮盘的裂纹扩展研究31发现由于不同位置碳化物分布和密度的不同，使 空气中裂纹扩展速率相差达3个数量级，而在其空中的差别则在同-一数量级范围内，其 59一种 、 式的扩展 。 试验发现 〔 ‘ ’ 〕 ， 完 玩 。在空气 中蠕变寿命 比在真空 中显著下 降 ， 观 察断裂试样的纵剖 面 ， 发现空 气 中断裂试样有大 量 的表面裂纹而无 内部微裂纹 ， 而真空 中断裂试样则恰 好相反 。 这表 明上述 机制已使该 合金在正常蠕变断裂机制起作用 之前破 断 。 在热腐蚀 〔 ’ 〕 与气体硫氧化环境 〔 “ 〕 中的持久断裂试样剖面也观察到沿 晶 楔 形 硫 、 氧化物 ， 它们 也能导致类似的机制 ， 并且作用 更强烈 。 式断裂 过程 中的关键是 晶界的弱化 ， 除上述楔 形腐蚀弱化晶界外 ， 环境介质 还 可能通 过以下 几种机制弱化 晶界 硫在合 金 中沿 晶扩散偏聚 ， 使 晶 界 键 合 强 度 降 低 ， 如果在晶界上 形 成 了 ， 它们将 润 湿 晶界 ， 进一步使晶 界弱 化 「“ 名 勺 氧 沿 晶界进人合金 ， 与合金 中的固硫相 等 反应释放 出硫而使 晶界弱 化 〔 ，， 应力 与氧化共同作用下 晶界胞状析 出脆性相弱 化 晶界 ， 在一种 一 基 合金 中 ， 多方 面 的试 验与分析证实 了这一 机制 “ ‘ 〕 ， 它在拓 朴相析 出敏感 的合金 中具有普遍意义 。 与 图 的结果类似 ， 对 国产合 金 在涂盐 ‘ 热腐蚀 条件下的研 究 〔 ‘ 〕 也发现温 度降低 明显地加剧 热腐蚀 环境对合金 的破坏 作用 ， 尽管热腐蚀 本 身明显 减弱 。 作者提 出并证实 这是 因为随温度 降低 ， 合金塑性降低 ， 表面裂纹扩 展 速 率 加 快 ， 表面 裂纹一旦萌 生很快扩展致 断裂 ， 使寿命 由表面裂纹扩展控制转 为表面裂纹萌生 控制 。 热腐蚀促 使裂纹 提前萌 生 ， 而这对 降低蠕变寿命的作用 比较高温度下加 速裂纹扩 展对它的作用要大得 多 。 另一方面 ， 某 些情况下 ， 环境腐蚀还可 能起钝化 、 愈合表面裂纹的有益作用 〔 ‘ ’ ‘ 。 。 。 环境对正常蠕变断 裂微观过程 的影响 这类观 点认 为环境的作用并不 引人新 的高温持久断裂机制 ， 而是通 过影响蠕变断裂 的微观过程 晶界空洞 形核 、 长大 来影响宏观 断裂 寿命 和塑性 。 等发现合金在空气与 中的蠕变裂纹 的沿 晶扩展面上都有相同 形 貌的空 穴 ， 表征着正常蠕变裂纹 生长机制 ， 尽管两种环境 中的裂纹长大 速率相差近 两 个 数 量 级 ， 作者认为这表 明环境只是促进 了应力和蠕 变控制 的正常裂纹扩展而未引入新的机制 〔 “ ‘ ， 近 期发表 的 。 光滑试样在 与 中蠕变条件下 的表面裂纹测 量 结果可进一步说 明这一 点 “ “ ’ 在 中的最大裂纹深度较 中大 倍 ， 它 与 蠕变 量的关系仍保持 为正 比关 系 ， 与时间却无任何 明显的关 系 。 这 说 明此 时裂纹生长的速率 控制因素仍然是应力 和蠕变 ， 而不是环境介质 的扩散 和腐蚀 。 ‘ 从 等 〔 盆 〕 通过蠕变试验及断 口 分析等手段揭示 出 镍基 合金 中 硫 强 烈地偏聚在晶界空洞表面 ， 使表面能显著降低 ， 而降低 表面 能将大大地促进空洞 的形核 与长大 〔 名句 。 在 卜 中加入。 。 强 硫化物形 成元素 ， 阻止 了 上 述 偏 聚 ， 结 果 下蠕变寿命和断裂延 伸率分别提高 了 倍与 倍 ， 并且断裂方式 由沿 晶转 为 穿 晶 〔 吕 〕 。 所 以在蠕变条件下 ， 当环境 中的硫扩散 进 入裂纹 前端 晶界 ， 它们将促进 晶界空洞 的形核与长大 ， 加速裂纹的扩展 。 扩散进 人 晶界的氧 ， 除可能置换 出晶界 固硫相中硫外 一 “ ， 还 能与 晶界碳化物发生 内氧化反 应生 成 气泡 ， 产生极 高的 内压 ， 促 使 晶界形 成空洞 碑 ” ’ “ “ 。 新近 对 镍基 合 金 涡轮盘 的裂纹扩 展研究 声 ” 发现 由于 不 同位置碳化物分布 和密度的 不 同 ， 使 空气 中裂纹扩 展 速率相差 达 个数量级 ， 而 在真 空 中的差 别 则 在同一 数量级 范围 内 ， 其