激光粉末床熔融GH4169高温合金缺陷诱导疲劳失效行为及超高周寿命预测研究

激光粉末床融合（LPBF）技术制备的GH4169高温合金在工程应用中面临疲劳行为不明的挑战。研究人员通过单轴疲劳试验结合显微分析技术，揭示了表面/内部缺陷主导的裂纹萌生机理，发现δ相与位错交互作用对疲劳性能的强化效应，并建立了寿命预测模型，为关键部件可靠性评估提供理论支撑。

激光粉末床熔融(Laser Powder Bed Fusion, LPBF)作为GH4169高温合金的主流制备工艺，其制件在超高周疲劳(Very-High Cycle Fatigue, VHCF)领域的表现仍存在认知空白。研究团队通过室温环境下不同应力比的单轴疲劳测试，结合扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等多尺度表征手段，首次系统揭示了该材料在溶液时效状态下的失效机制。

断裂分析显示裂纹萌生存在"表面-内部"双路径模式：表面缺陷主导高应力区失效，而内部结晶缺陷则在低应力幅下引发"鱼眼"形貌断裂。位错网络与δ相(Ni₃)的交互作用被证实可提升材料抗疲劳性能，强化相的耦合增强效应使裂纹扩展阈值提升达17%。研究创新性提出裂纹尺寸阈值与失效位置的相关性——当裂纹源从表面转向内部时，短裂纹向长裂纹的转变尺寸显著增加。

基于损伤累积理论建立的寿命预测模型，其预测结果与实验数据吻合度超过90%。该研究为航空发动机涡轮盘等关键部件的缺陷容限设计提供了重要理论依据，同时为增材制造合金的工艺优化指明了方向。