《表2 GH4033在不同温度下的疲劳寿命》

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《GH4033高温疲劳失效行为及基于VIC-3D的拉伸性能研究》

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疲劳扩展区与瞬断区形貌特征相差很大，分界更加明显，如图10(a）所示，疲劳瞬断区和扩展区形貌特征差异较大，位于分界线下方的疲劳扩展区具有典型的扩展区形貌特征：清晰明显的类河流花样条纹，沿分界线垂直的方向扩展。随着疲劳实验加载次数的增多，裂纹扩展产生的疲劳辉纹相应增加且裂纹的尺寸不断变大，因应力集中效应裂纹的顶端达到试样断裂强度临界值，致使试样断裂失效。裂纹扩展的最后位置即为图10(a）的分界线位置，图中所示箭头存在明显的微裂纹。位于分界线上方的瞬断区有典型的沿晶形貌特征，且有尺寸不同的韧窝聚集在晶粒上，同时有诸多沿晶二次裂纹位于分界线上。如图10(b）所示，可看到裂纹以沿晶断裂和穿晶断裂的形式横纵交错的扩展，并最终汇集成长裂纹致使材料失效。如图10(c）所示，当实验温度为750℃时，试样断口裂纹的氧化形貌主要特征是：由内向外顺次为裂纹主体、氧化膜等。随着实验温度的不断变大，裂纹的氧化作用加剧，产生的氧化膜也不断增厚，生成于裂纹尖端的氧化产物不仅可以起到楔子作用，促进疲劳裂纹的扩展，而且在试样受压应力时能有效的阻碍裂纹的愈合，降低试样的疲劳寿命。如图10(d）所示，对图10(c）中方框位置进行能谱分析，可发现氧化膜中主要包含Ni、Cr和O以及少量的Al等元素。查阅相关文献可确定合金氧化时发生了外氧化反应和内氧化反应，外氧化层主要由Cr2O3和Al2O3等组成。由于Cr和Al发生氧化反应后体积变大，氧化膜与基体之间存在较高的应力，最终导致氧化膜脱落并使O元素向基体渗入从而发生内氧化；内氧化层主要由Al2O3组成，且内氧化物呈现楔子形状从而增加了氧化膜与基体的接触面积，导致沿晶断裂，这进一步促进了裂纹的扩展。