高温疲劳载荷下缺口构件微观结构演变行为与变形机制研究

为解决结构不连续处显著应变累积加速高温疲劳失效的问题，研究人员针对316H钢开展缺口试样高温疲劳行为研究。通过电子背散射衍射(EBSD)分析揭示了疲劳行为与微观结构演变的关联性，基于临界平面理论实现缺口构件寿命预测。研究发现缺口显著改变材料的循环软化/硬化特征及平均棘轮应变行为，变形机制从钝缺口滑移转变为锐缺口孪生强化，为高温结构完整性评估提供重要理论依据。

　　

在高温服役环境下，结构件缺口部位显著的应变累积会大幅加速疲劳失效进程。这项研究通过设计不同根部半径的缺口试样，系统探究了316H不锈钢在高温疲劳载荷下的微观结构演变规律与变形机制。

借助高分辨电子背散射衍射(EBSD)技术，科研人员精准捕捉到缺口区域晶粒取向演变特征。有趣的是，钝缺口(根部半径较大)试样主要表现为位错滑移(slip)主导的变形，而锐缺口则触发形变孪生(twinning)形成。这种变形机制的转变直接导致锐缺口试样出现独特的二次硬化现象——孪晶界如同天然屏障，有效阻碍位错运动从而产生强化效应。

基于临界平面理论建立的寿命预测模型，成功关联了微观组织演变与宏观疲劳性能。该研究不仅阐明高温缺口构件失效的微观机理，更为工程结构完整性评估提供了创新的分析框架。值得注意的是，316H钢作为核电关键材料，其高温性能研究对保障能源装备安全运行具有重要实践价值。