超声表面滚压工艺对缺口Inconel 718试样疲劳强度与裂纹萌生半径比关联性的影响机制研究

来自国内的研究人员通过超声滚压(USRP)技术对缺口Inconel 718高温合金进行梯度改性，探究了裂纹萌生位置(半径比A)与高周疲劳强度的峰值关系。研究发现当A=0.064时疲劳强度达峰值700MPa，应力三轴性通过影响位错动力学和γ″相强化作用调控疲劳性能，FIB分析证实高应力三轴区存在显著位错堆积现象。该研究为航空发动机关键部件寿命预测提供新思路。

　　

这项突破性研究揭示了超声表面滚压(USRP)技术在调控Inconel 718高温合金疲劳性能中的精妙机制。通过构建梯度改性场，研究人员发现裂纹萌生位置(用归一化半径比_A表示)与疲劳强度存在令人惊奇的峰值关系——当应力集中系数_Kt=1.13时，在_A=0.064处获得700MPa的峰值疲劳强度。

微观机制分析显示，这种"黄金比例"源于轴向应力梯度与位错运动的精妙平衡：在改性层内部萌生的小裂纹受γ″沉淀相(γ″ phase)强化作用显著，而超过临界半径比后，升高的应力三轴性(stress triaxiality)会削弱位错发射力，导致解理开裂倾向增加，使疲劳强度骤降至400MPa。

聚焦离子束(FIB)技术捕捉到关键证据：高应力三轴区域的位错密度显著高于低应力区，这归因于沉淀相周围位错堆积(dislocation pile-up)的受阻现象。该发现不仅阐明了USRP工艺提升航空发动机叶片寿命的微观机制，更建立了"裂纹萌生位置-应力状态-疲劳强度"的定量关联模型。