二次取向和再结晶晶粒对DD6单晶超级合金低周疲劳性能的影响

《Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures》：Effects of Secondary Orientation and Recrystallization Grains on the Low-Cycle Fatigue Behavior of DD6 Single Crystal Superalloy

本研究通过原位扫描电镜分析DD6镍基单晶超合金的疲劳特性，揭示了[010]与[110]次生晶向及再结晶缺陷对疲劳性能的协同作用。[110]取向样品疲劳性能更优，因[010]取向存在显著交叉滑移，导致多滑移系激活，累积剪切应变与疲劳寿命负相关，最终建立了融合晶向与再结晶效应的统一预测模型。

　　

摘要

本研究利用原位扫描电子显微镜（SEM）研究了DD6镍基单晶超合金的疲劳性能，重点关注了次要取向（[010]和[110]）与再结晶缺陷的耦合效应，这是首次全面报道这种协同作用。表面再结晶显著降低了材料的疲劳抗力，裂纹优先在再结晶区域形成。[110]取向的试样在原始状态和再结晶状态下均表现出比[010]取向试样更优异的疲劳耐久性。[010]取向试样表现出明显的交叉滑移现象，而[110]取向试样则保持单一滑移变形。在[010]取向中，疲劳裂纹的扩展受多八面体滑移系统的控制。结合电子背散射衍射（EBSD）分析和晶体塑性有限元建模（CPFEM）的结果表明，在等应力条件下，[010]取向试样累积的剪切应变（CSS）高于[110]取向试样，这直接导致了其疲劳寿命的缩短。为此，开发了一种综合考虑取向和再结晶效应的统一疲劳寿命预测模型，用于循环载荷下的评估。

总结

• 疲劳裂纹的起始和扩展机制具有明显的取向依赖性。
• 再结晶试样存在应力集中现象，疲劳寿命较短。
• 剪切应变（CSS）值揭示了疲劳损伤的程度。
• 建立了一个统一的疲劳寿命预测模型。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。