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本文主要利用显微光测技术,对镍基高温耐热合金GH4169应力集中区中微区的疲劳性能进行了实验研究。具体而言,研究内容分为以下四个方面:(1)结合新型的数码显微镜和数字散斑相关方法,提出了一种测量多晶材料晶粒尺度面内变形的实验技术,并对该技术的测量误差进行了分析。结果表明,该方法的测量精度能够满足晶粒尺度变形测量的要求。作为应用的实例,对镍基合金GH4169试件进行了单向拉伸和疲劳实验,得到了晶粒尺度下具有不均匀性的应变分布图像。(2)利用扫描电子显微镜结合数字散斑相关方法,测量得到了GH4169试件在疲劳循环过程中应力集中区晶粒尺度的疲劳残余应变分布。结果表明,疲劳残余应变具有累积的趋势,并且在微观尺度上的分布很不均匀,残余应变梯度很大。残余应变大小与晶界的位置也有着一定的关系。(3)利用扫描电子显微镜结合数字散斑相关方法,研究了晶粒尺度下疲劳残余应变与微裂纹萌生和扩展的关系。结果表明,微裂纹更可能萌生于微观尺度下的大残余应变区,并沿着大残余应变路径扩展。(4)利用数码显微镜和扫描电镜,观测研究了室温和高温环境(450℃)下GH4169试件疲劳裂纹萌生与微裂纹扩展的机理,并测量了微裂纹的扩展速率。结果表明,微裂纹是以单裂纹的形式萌生并独立扩展的;扩展形式以穿晶为主,但也有一部分沿晶界扩展;微裂纹扩展还存在着停顿和瞬态加速现象。认为停顿和瞬态加速的原因有可能是因为材料显微组织中不同方向的晶界对微裂纹扩展具有的不同的阻碍作用,以及加工过程中出现的加工缺陷(例如划痕)的阻碍作用。