完成单位：哈尔滨工业大学（威海）

完成人：张鹏，朱强，王传杰，陈刚

成果简介：本成果面向国家重大战略需求，瞄准航空发动机及燃气轮机用镍基高温合金先进制造等研究前沿，提出一种结合扫描/透射电子显微镜、激光共聚焦显微镜、数字图像相关(DIC)技术和同步辐射X射线原位成像技术的多维度及多尺度的表征方法，开展了镍基高温合金宏微观塑变行为及服役稳定性的多尺度研究。从表面粗糙度、晶粒取向、位错与界面交互等多角度揭示初始微观组织对镍基高温合金介观塑变行为的影响机制；从二维静态和三维动态相结合的角度出发多层次深入分析镍基高温合金宏微观塑变过程中孔洞等缺陷演化行为，揭示其对塑变断裂行为的影响机制；考虑疲劳极限和初始微观组织的影响，建立了一种新的疲劳寿命预测模型，其预测精度高于经典的Manson-Coffin寿命模型和Ostergren能量法寿命模型。本成果应用于钢铁研究总院有限公司及北京钢研高纳科技股份有限公司，为航空航天领域及舰船发动机动力系统中高温合金涡轮盘可控制造提供研究基础。

创新点及科学价值：(1)介观塑变机制多角度揭示方法可用于研究镍基高温合金复杂的塑变机制，明晰不同初始微观组织对其塑变行为的影响机理，进而针对性优化镍基高温合金构件组织以达到控制其塑变行为的目的。(2)宏微观塑性变形过程缺陷演化的多维度表征技术可用于解决航空发动机用镍基高温合金的跨尺度表征与优化设计等核心科学问题，符合我国高端装备制造的战略方针，有助于提高我国在航空航天、国防和高端装备制造领域的核心竞争力。(3)考虑初始微观组织的低周疲劳寿命预测模型不仅在应变幅普适性上表现出色，其预测误差同样保持在较低水平，表明其寿命预测准确性也较为优异。

社会经济效益：本成果为航空航天领域及舰船发动机动力系统中高温合金涡轮盘可控制造提供研究基础，满足其苛刻服役环境要求，对于其长期服役安全保障具有重要意义。除了航天领域外，中国太空探索的边界也不断扩展，深空探索能力持续增强，具有显著的军事效益，直接带动了相关产业的发展。本成果可增强高温合金构件的安全性、稳定性，大幅提升发动机等相关部件的服役可靠性、降低发动机能源消耗率。该成果也有助于未来用于载人登月、火星探测、木星探测、小行星探测等任务。

应用前景：该成果可应用于舰船燃气轮机涡轮盘的设计与制造，为航空航天领域及舰船发动机动力系统中高温合金涡轮盘可控制造提供研究基础，满足其苛刻服役环境要求，对于其长期服役安全保障具有重要意义。