目前，运用断裂力学研究金属结构疲劳裂纹扩展时针对的都是几毫米，甚至是几十毫米的“长裂纹”。但是，由于近几年损伤容限

法则的建立，一些由疲劳失效控制的工程构件，如航空发动机涡轮盘和叶片，它们的设计要求必须了解小尺度（裂纹长度从几微米

到2mm）疲劳裂纹（简称小裂纹）的扩展特征。美国材料试验学会颁布的E647-00《疲劳裂纹扩展速率测量标志试验方法》规定：如

果一条裂纹的所有几何尺寸（对表面裂纹而言，同时包括它的长度和深度）与相关的微观结构尺度、连续介质力学尺度或物理尺度

相比都较小的话，则将其定义为“小裂纹”；而当裂纹长度达到材料的微观结构不足以影响其扩展时，即裂纹转变为长裂纹。最近

越来越多的研究结果表明，当裂纹名义驱动力相同时，小裂纹的扩展速率比长裂纹的高得多，因此把针对长裂纹的疲劳断裂设计理

论直接用于含小裂纹构件的疲劳寿命设计，可能导致对其疲劳寿命的估计过高。
　　随着国产GH4169合金生产技术的日渐成熟和使用范围的日益扩大，研究其小裂纹的疲劳扩展行为，能够为国产航空发动机涡轮

盘的长寿命设计提供重大帮助。目前，有关GH4169镍基合金疲劳小裂纹扩展的试验研究，尤其是晶粒尺寸对小裂纹扩展的影响研究

鲜有报道。为此，科研人员对GH4169镍基高温合金进行了不同温度固溶加双级时效热处理，研究了不同固溶温度处理后的晶粒尺寸

及力学性能以及晶粒尺寸对疲劳小裂纹扩展行为的影响。
　　试验材料为热连轧GH4169镍基高温合金棒材，尺寸为Φ44mm×3000mm，晶粒度9～11，平均晶粒尺寸6μm，其化学成分（质量

分数，%）为C0.82，Al0.44，Si0.18，Ti1.16，Cr19.55，Fe18.93，Nb5.19，S0.003，Mo2.74，P0.005，余Ni。采用线切割机将合

金棒材切割成尺寸为Φ16mm×140mm试样和5mm×5mm×5mm的金相试样，在不同的固溶温度下进行1h固溶处理，空冷，再进行（720

±5）℃×8h炉冷（冷速50℃?h-1）和（620±5）℃×8h空冷的双级时效处理，固溶温度分别为985、1010、1020、1035、1050℃。

试验结果表明：
　　（1）在不同温度固溶和双级时效处理后，随着固溶温度的升高，试验合金的晶粒尺寸明显增大，强度下降。
　　（2）随着平均晶粒尺寸的增大，试验合金的疲劳寿命延长；疲劳小裂纹阶段占据了疲劳寿命的70%～80%，一旦小裂纹尺寸长

度达到临界尺寸，裂纹会快速扩展至断裂；平均晶粒尺寸较小的试验合金中小裂纹临界尺寸较小。
　　（3）小裂纹阶段，试验合金中裂纹扩展速率波动性大，有时会出现减速或止裂现象，平均晶粒尺寸对小裂纹扩展速率的影响

不明显；长裂纹阶段，裂纹扩展速率随着晶粒尺寸的增大而降低。