中文摘要：

定向凝固叶片具有优异的高温力学性能，在燃气轮机上得到了广泛的应用。已有研究表明，在定向凝固过程中，柱状晶的生长会受到铸件几何形状的影响，这很可能会导致叶片不同部位材料性能存在差异。如何考虑这一因素，是目前定向凝固叶片研发展过程中急需解决的问题。为此，项目开展了如下研究工作首先，通过真实叶片高温疲劳试验，发现定向凝固叶片的破坏不符合"应力最大则最易出现裂纹"的传统认识，据此推断其不同部位的材料性能存在差异。接着，设计叶片不同部位的模拟件并开展对比试验，分析叶片疲劳、蠕变性能的分布规律，指出定向凝固涡轮叶片不同部位材料的力学性能差异显著，在叶片结构设计和寿命研究中必须加以考虑。最后，借助数值仿真技术研究定向凝固构件的显微组织特点，从晶粒尺度上分析定向凝固构件的破坏机理。研究发现显微组织对定向凝固构件的应力场和材料性能分布都存在影响，由此指出定向凝固叶片的设计和研究，必须从显微组织入手。研究所采用的方法能够定量地评定叶片不同部位材料性能的差异程度，对提高定向凝固叶片的设计水平和使用可靠性具有重要的意义；所得结果对于定向凝固构件成形工艺的改进也具有一定的借鉴价值。