GH4698合金是一種鎳基變形高溫合金,最初由前蘇聯(lián)研制，牌號為3H698。3H698合金是在SH437合金基礎上加入Mo和Nb元素并且提高Al和T含量而獲得的一種壬基合金，曾在前蘇聯(lián)用作制造殲擊機渦輪發(fā)動(dòng)機的渦輪盤(pán)材料。我國的 GH4698合金是在S1698合金基礎上補充合金化及添加微量合金元素Mg和Zr等改型而成的。此合金在550~800℃范圍內具有高的持久強度和良好的綜合性能，被用作工作溫度達650~750℃的燃氣渦輪盤(pán)、承力環(huán)等部件的材料，現已用于制作艦用燃氣輪機大尺寸渦輪盤(pán)。

實(shí)驗所用的GH4698合金由北京鋼鐵研究總院提供,采用真空感應加真空自耗熔煉雙聯(lián)工藝煉制，熱處理制度為(1100 ℃、 8 h、AC)H(1000 ℃、4 h、AC)+775 ℃、16h、AC)H(700℃、16h、AC)。合金成分如表1所列，組織形貌如圖1所示。

熱處理態(tài)合金晶粒呈等軸狀(見(jiàn)圖1(a)),晶粒尺寸較均勻。晶粒內部有很多變形孿晶存在。主要強化相y相呈兩種尺寸的球形均勻分布，大顆粒﹖相直徑為200~-300 nm,小顆粒y相直徑為30~50 nm(見(jiàn)圖1(b)),總量約占合金的21%(質(zhì)量分數)。MC碳化物沿晶界和晶內呈塊狀或長(cháng)條狀分布，MaC。碳化物主要呈小顆粒狀分布于晶界(見(jiàn)圖1(c))。

實(shí)驗采用標準 GB/T6398—2000 緊湊拉伸C(T)試樣，寬度W-40 mm，厚度B-10 mm，實(shí)驗前，先在試樣一端預制約l mm長(cháng)的裂紋。裂紋擴展實(shí)驗在MTS810試驗機上及實(shí)驗室靜態(tài)空氣介質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行，實(shí)驗波形為正弦波，各溫度下的實(shí)驗參數見(jiàn)表2。

為保證數據的可靠性，每個(gè)溫度下測試3個(gè)樣品?？刂品椒椴捎煤懔Ψ鶞y定材料大于1×10mm/cycle的疲勞裂紋擴展速率da/dN。使用Nava Nano掃描電鏡觀(guān)察斷口形貌。

為了探討該合金裂紋擴展過(guò)程中的形變顯微組織,選擇在650℃進(jìn)行了第四個(gè)試樣的裂紋擴展實(shí)驗，裂紋擴展一段距離后卸載，使用電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)研究合金疲勞裂紋擴展過(guò)程的晶體學(xué)機制。

對GH4698合金疲勞裂紋擴展的實(shí)驗數據進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，得到參數C和m,從而得到每一溫度下該合金疲勞裂紋擴展速率的具體表達式,不同溫度下Paris 公式的參數見(jiàn)表3?？梢?jiàn)參數C和m值隨溫度升高變化方向相反，溫度升高，C值增加，m值減小。這樣，在 da/dN和AK的雙對數坐標上，裂紋擴展速率曲線(xiàn)表現為斜率為m的直線(xiàn)。

1)得到了室溫、650及750℃下合金的裂紋穩態(tài)擴展速率表達式。隨溫度升高，GH4698合金的裂紋擴展壽命降低，而裂紋擴展速率增加。

2)溫度升高,晶界成為薄弱環(huán)節且沿晶氧化作用加劇，使GH4698合金的裂紋擴展模式發(fā)生改變，由室溫下的穿晶斷裂為主轉變?yōu)楦邷叵碌难鼐嗔褳橹鳌?/p>

3)裂紋擴展路徑宏觀(guān)上基本與加載軸方向垂直，微觀(guān)上表現為曲折擴展，在某些位置發(fā)生偏轉。分析得知合金中晶界以大角度晶界為主，只存在極少部分小角度晶界，裂紋附近晶粒變形程度較大，小角度晶界密度高。