李茜，张福禄，赵子华

1.北京航空航天大学 能源与动力工程学院，北京 100191

2.北京航空航天大学 材料科学与工程学院，北京 100191

镍基单晶/柱晶高温合金消除了横向晶界，与多晶高温合金相比，具有更优异的蠕变性能和热机械疲劳性能，在航空发动机涡轮叶片的工作温度区间内仍能保持较高的强度，并且具有良好的抗氧化能力及优异的疲劳性能，已广泛应用于先进航空发动机的高压涡轮叶片。服役过程中，叶片会发生蠕变损伤[1-6]和低周疲劳损伤[7-10]，除此之外还会承受振动载荷，导致高周或者超高周疲劳损伤(见图1[11-17]，其中未注明引文的DD6数据为笔者首次公开发表的DD6超高周疲劳数据)，从而使叶片出现故障。目前国内外在镍基单晶/柱晶高温合金的高周疲劳方面有较多的研究，但对超高周疲劳研究甚少。

传统疲劳理念认为当施加的应力低于某一个临界值时，材料将具有无限寿命，这一临界值被称为疲劳极限。受试验条件(测试频率及所需时间)限制，实际上通常将循环周次达到107后仍未断裂的应力确定为条件疲劳极限。而随着超声疲劳试验方法的应用，疲劳研究的寿命区间从107循环周次拓宽到了109甚至更高。

众多研究[11-17]表明，当疲劳寿命超过107后，仍有大量合金会发生疲劳断裂，即发生了超高周疲劳断裂。图1综合了目前已公开报道的镍基单晶/柱晶超高周疲劳数据，图1纵坐标“循环应力”为最大应力，数值上等于1/2应力幅。可以发现，当疲劳寿命从107增长到109后，疲劳强度会从250 MPa左右下降到175 MPa左右，下降幅度高达30%，说明传统的疲劳极限和无限寿命的观点是偏于危险的。……