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断裂韧性与超高周疲劳行为是汽轮机焊接转子强度设计和安全性校核的重要内容,尤其是焊缝部位由于几何尺寸的限制,研究利用非标准几何试样评价断裂韧性是工程开发中遇到的新难题。本论文以Cr-Ni-Mo-V钢焊接接头为对象,研究了微三点弯试样测量断裂韧性的方法、长时时效对焊接接头断裂韧性的影响、焊接接头的超高周疲劳性能,以及接头微孔处的疲劳裂纹萌生行为。主要研究内容和结论如下：(1)三点弯微试样法评价材料断裂韧性研究。开展三点弯微试样测量断裂韧性的试验研究,通过与传统标准试样结果的比较,分析了微三点弯试样测量断裂韧性的尺寸效应。研究发现：微试样测得的断裂韧性数值偏小且分散性大,主要是由于平面应力状态微试样抗变形以及裂纹非稳定扩展能力下降。进而提出基于标准试样的微试样断裂韧性评价,为缺口微试样获取断裂韧性提供了支持。(2)开展470℃×3000h人工时效处理后Cr-Ni-Mo-V钢焊接接头断裂韧性的试验研究。通过与未时效测量结果比对发现：未时效焊接接头表现出有限的J-Aa曲线行为,而时效态处理后的焊接接头断裂韧性值分散性增大。微观组织和裂纹扩展形貌分析表明,时效处理增大了接头的强度但降低了断裂韧性。结合韧脆转变温度,进一步讨论了时效焊接接头断裂韧性的测试方法。(3)开展室温以及370℃下Cr-Ni-Mo-V钢焊接接头的超高周疲劳试验研究,获得了相应的疲劳寿命曲线。结果表明：室温下Cr-Ni-Mo-V钢焊接接头的疲劳寿命曲线呈现双线性,而370℃下疲劳S-N曲线连续下降。在370-℃环境下,Cr-Ni-Mo-V钢焊接接头各区发生疲劳断裂的概率近似相等。进一步提出考虑内部裂纹起裂和微缺陷位置的焊接接头寿命预测模型。(4)基于SEM下的原位加载试验平台,开展Cr-Ni-Mo-V钢的微孔处疲劳裂纹起裂与扩展的试验研究,系统观察分析微孔处疲劳裂纹萌生的过程与规律。研究发现：疲劳裂纹沿水平加载方向45°萌生,微孔处疲劳破坏方式为剪切断裂。进一步结合数值散斑相干技术(DIC),测量得到了Cr-Ni-Mo-V钢孔边疲劳裂纹萌生的临界应变值约为4.9%。