史振学，胡颖涛，刘世忠

(1.中国航发北京航空材料研究院，先进高温结构材料重点实验室，北京 100095； 2.中国航发西安航空发动机有限公司铸造厂，西安 710021)

0 引 言

镍基单晶高温合金因具有非常优异的综合性能而成为先进航空发动机涡轮工作叶片和导向叶片的关键材料[1-5]。涡轮叶片作为航空发动机中的关键热端部件，服役时不同位置的温度差别较大，存在极其复杂的温度场[6]，承受较大的热应力，同时还承受高离心力和高温交变载荷作用，因此常发生应变控制的低周疲劳失效。叶片一旦失效，会对整个发动机造成较大的危害。数据统计表明，涡轮叶片的大多数失效为疲劳断裂[6-9]。温度、加载应力、加载频率、单晶材料本身的各向异性等因素都会影响涡轮叶片的低周疲劳性能。目前，有关单晶高温合金疲劳行为的研究主要集中在温度对合金疲劳变形行为和断裂机制的影响方面[10-12]，而关于低周疲劳性能的研究较少。为此，作者对一种Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C系单晶高温合金在800，980 ℃下的低周疲劳性能进行了研究，拟为单晶高温合金的工程应用提供参考。

1 试样制备与试验方法

在水冷型高温梯度真空感应单晶炉中制备Ni-Cr-Co-Mo-W-Ta-Nb-Re-Al-Hf-C系单晶高温合金棒，采用X射线极图法测得合金的晶体取向为[001]取向，取向偏离角度保持在10°以内。采用箱式电阻热处理炉对合金进行热处理，热处理工艺为1 290 ℃×1 h+1 300 ℃×2 h+1 315 ℃×2 h+1 330 ℃×6 h空冷+1 140 ℃×4 h空冷+870 ℃×32 h空冷。将热处理后试样加工成低周疲劳试样，尺寸见图1，采用DST-5型低周疲劳试验机对试样进行低周疲劳试验，试验温度分别为800，980 ℃，采用总应变控制法，加载应变速率为5×10-3s-1，应变比为-1，应力波形为三角形。……