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正如大直徑不銹鋼管開裂的起始部位的脆性相和鑄造松孔被認為是缺陷一樣，在晶間失效的條件下，晶界也應當是這樣。在大多數(shù)情況下，晶間疲勞開裂在垂直于應力軸的晶界上起始。采用定向結晶能大大地改進鎳基高溫合金的蠕變、持久、熱沖擊和高溫疲勞性能，對于一些晶間失效的其他材料也應當具有同樣改進的可能性。定向結晶可以得到晶界平行于主應力方向的柱狀晶鑄件，也可以得到無晶界的單晶體。出柱狀晶和單晶體的Mar-M200的疲勞壽命，在1700°F(927℃)下其壽命比常用的鑄造材料高100倍左右。在這些溫度下，裂紋在多晶材料的橫向品界上起始，并迅速地沿著整個晶間通道擴展到失效。在柱

狀晶和單晶體材料中，大部分的壽命是消耗在較困難的穿晶擴展中。單晶體在1400°F(760℃)下比其它變形多晶體的材料的疲勞壽命長，盡管大直徑不銹鋼管不如Mar-M200在1400°F(760℃)或在1700°F (9270C)下的改進那樣大。這些差別可以由多晶的觀察加以解釋，在1400°F(760℃)下大多數(shù)的裂紋擴展是較慢的穿晶方式；而在多晶的Mar-M200中大多數(shù)的擴展是晶間的。

新表面性能的置換在許多高溫應用中，大直徑不銹鋼管必須加以防護以抵抗燃氣渦輪的環(huán)境影響。由于大多數(shù)疲勞開裂是在外表面起始，采用與基體不同的物理性能和機械性能的表面防護層，對于防護層基體的組合體的疲勞行為具有顯著的影響。重要的是，應當認識到，防護層應當服務于兩個目的：(1)防護基體不受渦輪燃氣環(huán)境的影響；(2)防止疲勞裂紋的起始。因此應當選擇一種適用的防護層和防護層的熱處理，以提高零件的有效壽命。

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