粉末高温合金FGH96原始颗粒边界及高温原位高周疲劳研究
高温氧化对粉末高温合金微观结构和疲劳性能影响研究
高温氧化对粉末高温合金微观结构和疲劳性能影响研究张禄;余志伟;陈阳;张磊成;江荣;田高峰;宋迎东【期刊名称】《推进技术》【年(卷),期】2024(45)1【摘要】为了探究涡轮盘用粉末高温合金表面氧化对其低周疲劳性能的影响,分别针对第三代镍基粉末高温合金的粗晶(Coarse grain,CG)和细晶(Fine grain,FG)材料开展氧化时间对其疲劳性能影响机理的研究。
通过在700℃空气环境下开展不同时长的高温预氧化实验和低周疲劳(Low-cycle fatigue,LCF)实验,使用SEM和EDS表征LCF断口、表面氧化层结构成分及其强化相形貌变化,揭示LCF裂纹萌生机理。
实验结果表明,氧化层厚度随氧化时间而增加,氧元素以氧化侵入的形式进入基体;相同氧化时间下,CG抗氧化性能优于FG;疲劳裂纹萌生于氧化侵入和亚表面夹杂物等应力集中部位,在实验温度下LCF寿命受氧化作用和夹杂物共同影响;高温氧化作用下氧化层呈现分层结构,外层为NiO,中间层为含有Cr_(2)O_(3),TiO_(2)等复杂氧化物及尖晶石相(NiCr2O4)的混合层,内层为Al_(2)O_(3);CG二次γ’相氧化后平均尺寸增加,FG二次γ’相平均尺寸没有明显的变化,但两种组织氧化后在晶界附近均观察到长条状的二次γ’相,表明高温氧化作用下晶界优先遭到破坏。
【总页数】16页(P185-200)【作者】张禄;余志伟;陈阳;张磊成;江荣;田高峰;宋迎东【作者单位】南京航空航天大学能源与动力学院;北京航空材料研究院先进高温结构材料重点实验室【正文语种】中文【中图分类】TF703.51【相关文献】1.镍基粉末高温合金的微观组织与低周疲劳性能2.粉末高温合金夹杂物引起疲劳裂纹萌生微观机理研究现状3.FGH95镍基高温合金粉末中的夹杂及其对合金疲劳性能的影响4.超声雾化NiCoCrAITaY合金粉末微观结构及涂层高温抗氧化性能5.Al_(x)CoCrFeNi高熵合金黏结剂对Ti(C,N)基金属陶瓷微观结构和高温抗氧化性能的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
粉末高温合金FGH95和FGH96的热机械疲劳性能
第 ６期
粉末 高 温合金 Ｆ Ｈ ５和 Ｆ Ｈ ６的热机械 疲 劳性 能 Ｇ ９ Ｇ ９
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试验 过 程 中采 集 的 波形 分 别 如 图 １和 图 ２所
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存 在此 类现 象 。基 于 以上 原 因 ， 于 航 空 发 动机 对 涡轮 叶片 和涡轮 盘等关 键 部件 只进 行等 温低周 疲劳 试 验来 进行 的抗 疲 劳设计 ， 存在 不安 全 因素 ， 不能够 满 足安 全设 计 的要 求 。因此 ， 有必 要 对 既 承 受机 械 载荷 又承受 热载 荷 的材料 进行 模拟 实 际工况 的热机 械 疲 劳试验 。 目前 ， 内外 航 空发 动 机 的 涡轮 盘材 料 多 为 粉 国 末 高温 合 金 ， 同时 对粉 末 高 温 合金 的力 学 性 能 开 展 了广 泛 深入 的研 究 ， 为粉 末 涡 轮 盘 在 航 空 发
FGH96粉末高温合金热变形及动态再结晶演化研究的开题报告
FGH96粉末高温合金热变形及动态再结晶演化研究的开题报告一、研究背景及意义高温合金是指在高温、高压、强腐蚀等恶劣环境下工作的合金，具有高的抗氧化、抗腐蚀和高温强度，广泛应用于航空、航天、电力、石油化工等领域。
其中，FGH96粉末高温合金是一种以镍为主要成分的高温合金，具有良好的高温性能和耐蚀性能，是目前广泛应用于高温环境的材料之一。
高温合金在高温下，容易发生热变形和再结晶演化，这将影响其材料性能及使用寿命。
因此，对高温合金热变形和再结晶演化进行深入研究具有重要的意义。
通过对高温合金热变形和再结晶演化机制的研究，可以为高温环境下合金材料的设计及制备提供科学依据和理论指导，同时可以提高其材料性能及使用寿命，减少在高温环境下的失效，进一步推动高温合金材料的应用和发展。
二、研究内容及方法本研究旨在研究FGH96粉末高温合金在高温下的热变形和再结晶演化机制，包括以下研究内容：1. 高温合金热变形的力学行为研究。
通过压缩试验、拉伸试验等方法，研究高温合金在高温下的力学性能和变形机制。
2. 高温合金的动态再结晶演化研究。
通过热随动试验等方法，研究高温合金在高温下的动态再结晶演化机制，包括再结晶晶粒的形态、尺寸和分布规律等。
3. 高温合金的显微组织分析。
通过金相显微镜、透射电镜等方法，研究高温合金在高温下的显微组织演化规律和相变机制。
4. 高温合金热变形及再结晶演化的模拟和预测。
结合实验数据，利用有限元模拟等方法，预测高温合金在高温下的热变形和再结晶演化行为。
三、研究进展及展望目前，已经对FGH96粉末高温合金的基本组成、物理性质和机械性能进行了研究，并已初步探索了其在高温下的显微组织演化规律。
然而，对高温合金在高温下的热变形和动态再结晶演化机制的研究还较少。
未来，我们将在已有研究的基础上，继续深入探讨FGH96粉末高温合金的热变形和动态再结晶演化机制，同时结合有限元模拟等方式，对其在高温环境下的应用做出更好的预测和分析。
热变形工艺对FGH96高温合金PPB析出相及组织的影响
热变形工艺对FGH96高温合金PPB析出相及组织的影响刘昌奎;魏振伟;张佳庆;郑真【摘要】以AA粉制备的HIP态FGH96高温合金为研究对象,研究不同热变形工艺前后FGH96高温合金PPB析出物及组织状态的变化.结果表明:HIP态FGH96高温合金可见呈圆形分布的PPB析出物,粗大的长条状γ′相呈圆形链状分布是PPB 的主要特征之一;经热变形后,FGH96高温合金PPB变形、破碎,再结晶晶粒细化、扭转,晶粒取向差变小;随着热变形温度升高、变形量增大、变形速率减小,PPB析出物变形和破碎程度越显著,粗大的初生γ′相和二次γ′相残留越少、尺寸越小;热变形温度升高、变形量增大以及变形速率减小有利于PPB的减轻甚至消除.%HIPed FGH96 superalloy prepared by AA powder was used as the research object, and the PPB precipitations and microstructures before and after different hot deformations were studied. The results show that PPB precipitates with circular distribution can be seen in HIPed FGH96 superalloy, and the coarse strip prime γ′ phase with circular chain distribution is one of the main characters of PPB. After hot deformation, the PPB in FGH96 superalloy is deformed and broken, the recrystallization grains are refined and twisted, and the grain misorientation becomes smaller. With the increase of deformation temperature and hot deformation, and the decrease of deformation rate, the deformation and fragmentation of PPB precipitates are more significant, the size of the primary residual γ′ phase becomes smaller, and the volume becomes less. The increase of deformation temperature and hot deformation, and the decrease of deformation rate are beneficial to reduce or even eliminate PPB precipitations.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】6页(P40-45)【关键词】AA粉;FGH96;原始粉末颗粒边界;热变形;粗大γ′相【作者】刘昌奎;魏振伟;张佳庆;郑真【作者单位】中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;航空工业失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095;中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;航空工业失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095;中北大学机电学院,太原 030051;中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;航空工业失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095【正文语种】中文【中图分类】TG113原始粉末颗粒边界（prior particle boundary，PPB）是粉末高温合金的三大主要缺陷之一[1]。
高温固溶热处理对HIP态FGH96合金中碳化物影响规律的体视学研究
高温固溶热处理对HIP态FGH96合金中碳化物影响规律的体视学研究马文斌;刘国权;胡本芙;张义文;刘建涛【摘要】利用金相显微镜,扫描电镜和透射电镜并结合体视学基本原理,对在不同固溶温度和冷却方式(空冷和炉冷)下热等静压(HIP)态FGH96合金中碳化物的数量、空间分布及尺寸分布等进行了定量表征和对比研究.结果表明:HIP态FGH96合金中碳化物主要为富Nb和Ti的MC,在原始颗粒边界(PPB)上分布的碳化物主要为块状,在PPB区域以外分布的碳化物主要由块状和花状MC组成.在1180℃以下进行固溶热处理时,碳化物含量增加并且加剧了合金中的PPB;当固溶温度达到1180℃以上时,随着固溶温度的升高,合金中碳化物数量减少,PPB逐渐消失.1200℃固溶后炉冷,固溶在基体中的碳主要以非PPB碳化物形式重新析出,会导致合金中PPB碳化物数量的降低,即使合金中的碳化物总量与固溶热处理前几乎相同.另外,空冷合金中PPB碳化物尺寸为单峰分布,而炉冷合金中则表现为双峰,后者与炉冷过程中碳化物能够重新析出密切相关.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】7页(P43-49)【关键词】粉末高温合金;高温固溶热处理;碳化物;定量表征;体视学【作者】马文斌;刘国权;胡本芙;张义文;刘建涛【作者单位】北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;北京科技大学新金属材料国家重点实验室,北京100083;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083;钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081;钢铁研究总院高温材料研究所,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TG113.12粉末高温合金具有组织均匀、晶粒细小、屈服强度高和抗疲劳性能好等特点，使其成为高性能发动机热端部件的首选材料。
FGH96作为国内的第二代粉末高温合金，具有较高的蠕变强度，裂纹扩展抗力及较好的损伤容限性能［1，2］。
原始颗粒边界对粉末热等静压成形FGH97_合金性能的影响
第15卷 第8期 精 密 成 形 工 程2023年8月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING121收稿日期：2023-05-22 Received ：2023-05-23基金项目：国家科技重大专项（J2019-VII-0005-0145）；稳定支持基础研究领域青年团队计划（YSBR-025）Fund ：National Science and Technology Major Project of China (J2019-VII-0005-0145); CAS Project for Young Scientists in Basic Research (YSBR-025) 作者简介：李若辰（1997—），男，硕士生。
Biography ：LI Ruo-chen (1997-), Male, Postgraduate. 通讯作者：卢正冠（1990—），男，博士，助理研究员，主要研究方向为粉末冶金成形。
Corresponding author ：LU Zheng-guan (1990-), Male, Doctor, Assistant researcher, Research focus: powder metallurgy forming. 引文格式：李若辰, 卢正冠, 吴杰, 等. 原始颗粒边界对粉末热等静压成形FGH97合金性能的影响[J]. 精密成形工程, 2023, 15(8): 121-128.LI Ruo-chen, LU Zheng-guan, WU Jie, et al. Effect of PPBs on Properties of FGH97 Alloy Prepared by Powder Metallurgy Hot 原始颗粒边界对粉末热等静压成形FGH97合金性能的影响李若辰1,2，卢正冠1，吴杰1，徐磊1（1.中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心，沈阳 110016；2.中国科学技术大学 材料科学与工程学院，沈阳 110016）摘要：目的 基于粉末冶金近净成形工艺，研究原始颗粒边界（PPBs ）对FGH97合金力学性能的影响，并验证热处理和二次热等静压工艺能否消除PPBs 。
粉末高温合金FGH96线性摩擦焊接头组织与力学性能
粉末高温合金FGH96线性摩擦焊接头组织与力学性能马铁军;王为;李文亚;张勇【摘要】利用自制的XMH 160型线性摩擦焊机进行了FGH96高温合金的初步焊接实验,分析了接头组织特征,并测试了接头拉伸性能和显微硬度.结果表明:FGH96合金接头焊缝区为细晶区,热力影响区则粗、细晶共存,粗晶主要位于近焊区;接头的抗拉强度接近母材,而韧性较差;显微硬度从焊缝到母材呈现为高低高的变化趋势,热力影响区中部为最低值.除与晶粒尺寸有关外,接头力学性能还与不同区域的强化相含量与分布及晶格畸变程度等因素有关.对于FGH96线性摩擦焊接头,一方面需通过改进焊接工艺来消除焊接界面的孔洞缺陷,另一方面需通过焊后热处理来改善接头的组织及力学性能.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)010【总页数】5页(P11-15)【关键词】FGH96;线性摩擦焊;组织;力学性能【作者】马铁军;王为;李文亚;张勇【作者单位】西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072;西北工业大学凝固技术国家重点实验室摩擦焊接陕西省重点实验室,西安710072【正文语种】中文【中图分类】TG453线性摩擦焊（LFW）以其优质、高效、节能、环保等优点，已逐渐成为高推重比航空发动机整体叶盘制造与维修的关键核心技术之一。
目前，线性摩擦焊的研究与应用主要是针对风扇及低压压气机的钛合金整体叶盘进行。
Vairis和Frost［1，2］系统研究了Ti－6Al－4V（TC4）的线性摩擦焊工艺，分析了焊接过程并进行了参数优化。
马铁军等［3，4］针对多种钛合金进行了线性摩擦焊实验，揭示了接头组织特征、力学性能和工艺参数之间的关系。
张田仓等［5，6］也对多种钛合金进行了同质或异质线性摩擦焊，揭示了其组织演变规律与性能特征。
FGH96高温合金惯性摩擦焊接头表面温度场研究
[3] 李云红.基于红外热像仪的温度测量技术及其应用研究[D]. 黑龙江：哈尔滨工业大学，2010.
Electric Welding Machine ·117·
编号 1# 2# 3#
图 1 焊接试件
表 1 焊接工艺参数
转动惯量/kg·m2 35.94 35.94 35.94
转速 ω / r·min-1 850 750 750
压力/MPa 392 392 214
2 红外发射率标定
采用红外热像仪测温，被测物体不是黑体时， 发射率值均小于 1，其值大小与辐射体本身的性质、 表面状态、温度以及波长等有关[3]。在非黑体情况 下，发射率对表面温度测量有较大的影响。为了减少 发射率设定不当带来的测温误差，本研究结合热电 偶测温和红外测温，通过高频感应加热，在不同温 度条件下对 FGH96 高温合金的发射率进行实验标 定，标定结果如图 2 所示。
图 4 接头表面轴向中点的热循环曲线
接头表面轴向中点所达到的峰值温度越高。1# 试样 轴向中点峰值温度达到 1 254.62 ℃，比 2# 试样高出 109.17 ℃，但到达峰值的时间会延迟。这是由于转动 惯量一定时，转速越大飞轮储存的能量越多，焊接 过程中产热功率也相应提高，所以接头界面的温度 高。同时，由于转速较高，旋转端停止转动所需的时 间也相应增加，界面产热时间长，所以达到峰值所 需的时间会增大。对比 2# 和 3# 试样的接头表面轴 向中点热循 环 曲 线 可 知 ，在 转 速 和 转 动 惯 量 一 致 时，压力越大温度上升越快，并且到达峰值所需的 时间越短。这是因为焊接压力越高，能量输入速度 越快，相同的焊接时间内其相应的接头表面所达
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粉末高温合金FGH96原始颗粒边界及高温原位高周疲劳研究周静怡;刘昌奎;赵文侠;郑真;钟燕【摘要】利用扫描电镜原位观察的方法研究了粉末高温合金FGH96中不同级别的原始颗粒边界(PPB)在550℃下对合金高周疲劳力学行为的影响.结果表明:采用等离子旋转电极(PREP)制粉+热等静压(HIP)工艺制备的FGH96合金中PPB主要由大尺寸γ′相和碳化物组成;不同级别的PPB对高周疲劳裂纹萌生和扩展均无显著影响,裂纹萌生于晶粒内部,裂纹扩展受晶界与应力轴角度影响,穿晶或沿晶扩展;在裂纹快速扩展区和瞬断区,PPB级别严重的FGH96合金断口呈现穿晶和沿PPB断裂的形貌.%The influence of different grades of prior particle boundary (PPB)in PMFGH96 superalloy during high-cycle fatigue test at 550 ℃ was investigated by the in-situ fatigue test in SEM.The results show that the PPB in P/MFGH96 superalloys by plasma rotating electrode process (PREP) +hot isostatic press (HIP)is constituted of large size γ′and carbide.There are no significant effect on the initiation and propagation of high cycle fatigue crack in different grades of PPB.Crack initiation is initiated in the grain interior, and the propagation is transgranular or intergranular,which is influenced by the angle between the grain boundary and the stress axis. In the fast crack growth zone and the transient zone,the fracture characteristics of serious grade PPB FGH96 superalloy are transgranu-lar and along PPB globular surfaces.【期刊名称】《航空材料学报》【年(卷),期】2017(037)005【总页数】7页(P83-89)【关键词】粉末高温合金;FGH96;原始颗粒边界;原位疲劳【作者】周静怡;刘昌奎;赵文侠;郑真;钟燕【作者单位】中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;中国航空工业集团公司失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095;中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;中国航空工业集团公司失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京100095;中国航发北京航空材料研究院,北京 100095;中国航空工业集团公司失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京 100095;中国航发北京航空材料研究院,北京100095;中国航空工业集团公司失效分析中心,北京 100095;航空材料检测与评价北京市重点实验室,北京 100095;材料检测与评价航空科技重点实验室,北京100095;中国燃气涡轮研究院,成都610500【正文语种】中文【中图分类】V256粉末高温合金具有晶粒细小，组织均匀，无宏观偏析，合金化程度高，性能好等优点，是制造大推重比先进军用航空发动机涡轮盘及其挡板等构件的最佳材料[1-3]。
国内外在对粉末高温合金进行研究的时候，都发现在粉末的原始颗粒边界形成网状碳化物等，称为previous particle boundary(PPB)，特别是对于直接热等静压成形的粉末高温合金，PPB更容易出现。
它阻碍金属颗粒间的扩散与连接，形成弱界面，而且很难通过后续热处理消除。
PPB的存在对合金的组织和性能都有非常不利的影响，甚至可能成为潜在的裂纹源和裂纹扩展通道，缩短合金的使用寿命，造成或诱发粉末高温合金构件的断裂失效[4-7]。
国内外研究人员对于PPB的形成原因及其对基本力学性能影响进行了较多研究。
研究表明，PPB产生与成形前粉末表面的状态有直接关系，由合金材料和制粉及热成形工艺等多种综合因素造成[8-9]。
PPB的存在对于FGH96粉末高温合金的拉伸、冲击、低周疲劳过程中裂纹的起源和扩展均会产生显著影响：HIPedFGH96合金常温拉伸后，可见断裂源区主要沿PPB断裂[10]；HIP态FGH96粉末高温合金的冲击断口沿着PPB 的位置断裂[11]。
在粉末高温合金低周疲劳断口源区可观察到一颗或多颗粉粒的颗粒间断裂作为裂纹源[12]。
以往关于PPB对于粉末高温合金疲劳性能的研究主要集中于PPB在LCF断口上的表征、颗粒间断裂导致疲劳裂纹萌生以及颗粒间断裂和低周疲劳寿命的统计关系等方面，这些研究结果主要是借助断口分析方法而获得，而并非通过直接观察所得。
利用原位观察的方法对其疲劳性能进行研究，分析PPB缺陷对于粉末高温合金高周疲劳性的影响，目前国内外还未见有相关的研究报道。
本研究主要针对具有不同严重程度PPB缺陷的FGH96合金材料，利用原位观察的方法对高温下的疲劳裂纹萌生与扩展行为展开研究，并对高温下的疲劳断裂行为展开分析。
实验材料FGH96合金采用等离子旋转电极法(PREP)制粉，粉末经装套、脱气、封焊，然后进行热等静压(HIP)、热处理制成坯锭，粉末粒度在50～150 μm，化学成分如表1所示。
用光学显微镜和扫描电镜对含有PPB的FGH96高温合金试样进行显微组织分析，确定FGH96高温合金中PPB的相组成、形态及成分；用电子探针对含PPB区域进行面扫描，以确定微区元素分布及显微偏析程度。
影响PPB形成的因素有很多，目前没有准确测量评估PPB严重程度的方法，国内外较为常用的是Ingesten等提出的0～4级相对等级的对比图来对PPB进行评级[11]，如图1所示。
实验中分别选择PPB级别为2级和4级的FGH96试样进行原位疲劳实验，采用SEM-SERVO 550型显微高温静动态试验机，在550℃下进行拉-拉疲劳实验，加载方式为R=0.1，频率为10 Hz，最大载荷是1000MPa(FGH96的屈服强度约为1200 MPa，本实验中疲劳选取的最大载荷为0.8%σ0.2，即，1000 MPa)。
2.1 PPB形貌及相分析实验所用FGH96试样在光学显微镜下的组织形貌见图2，采用HCl+HNO3+H2SO4腐蚀剂处理试样后，对晶界的显示度弱化，完全显示为PPB 形貌，按Ingesten提出的等级划分，两个试样PPB严重程度分别为2级(图2(a))和4级(图2(b))，两件试样分别记为H2和H4。
扫描电镜下FGH96合金(试样H2)中PPB及其附近的组织形貌见图3，图中PPB 由不连续的块状析出相及大尺寸的γ′相组成，分别对析出相和基体进行能谱分析，见表2。
结果显示析出相主要为含Ti，Nb，W及较高的碳化物和少量碳氧化物。
采用电子探针对FGH96合金PPB区域进行面扫描，背散射电子相见图4(a)，主要元素的微区面分布见图4(b)，右侧图例显示数值为各元素被激发出的特征X射线波长的相对强度。
从图4中可直观发现，FGH96合金中的PPB富集Nb，Ti，Zr，C元素。
研究表明，在制粉过程中粉末表面不可避免会吸附C，O，同时富集Ti，Cr，Al等的氧化物，在HIP过程中在烧结颈处由表面张力产生的空位浓度为原子扩散提供了动力学条件，颗粒内部的Ti，Nb，C等元素扩散到表面，而颗粒表面预先存在的氧化物界面为形核提供了结构条件，从而在颗粒边界析出富Ti，Nb的碳化物或碳氧化物薄膜[13-15]。
2.2 不同级别PPB对高周疲劳裂纹萌生和扩展的影响选取PPB严重程度为2级(试样H2)和4级(试样H4)的FGH96合金材料，在550 ℃下进行原位疲劳实验以跟踪观察PPB在高温环境受力状态下的微观力学行为，两件试样的金相组织照片见图2。
观察H2和H4试样在550 ℃高温原位疲劳过程中的行为特征发现，开始加载后，两个试样晶粒内取向有利的滑移系开始启动，晶粒内部可见滑移线，当循环次数Nf=50000周次时，H2和H4试样表面仍没有观察到明显的裂纹，且PPB形态未发生明显改变，但晶粒内部与主应力轴呈45°的滑移线明显增多。
当循环次数达到Nf=173501次时，裂纹前端扩展至PPB位置，裂纹穿过PPB扩展且扩展方向未发生改变，见图5(e)，此时，晶粒内部产生不均匀塑性变形，在裂纹扩展前端出现驻留滑移带。
当循环次数达到Nf=167711次时，试样表面观察到第二条裂纹，该裂纹同样出现在晶粒内部，主要为穿晶扩展，见图5(f)。
当循环次数Nf=174767周次时，应力水平达到剩余截面的断裂强度值，裂纹扩展至临界长度，两处裂纹相互连接，发生失稳断裂。
随着损伤的不断累积，当循环次数达到Nf=121838次时，在H2试样表面观察到开裂现象，如图5(a)所示，裂纹萌生于晶粒内部，主要为穿晶扩展，受晶界、滑移线及孪晶界影响，发生交替切变断裂，在裂纹前端产生了扩展小平面，根据Beevers[17]的研究，该扩展小平面通常接近于晶体的密排面，由于FGH96为面心立方结构，即裂纹在{111}和{100}面扩展，见图5(b)～5(d)。
图6为H4裂纹扩展原位观察特征变化，与H2疲劳断裂过程不同之处在于，当循环次数达到Nf=90734次时，在H4试样表面同时观察到多处开裂现象。
裂纹均萌生于晶粒内部，与主应力轴呈45°，以穿晶扩展为主。
其中，裂纹B扩展过程中受PPB影响，扩展方向发生改变，但是未沿PPB扩展开裂，而是穿过PPB，见图6(b)。
同样，当循环次数达到Nf=95713次和98687次时，裂纹扩展同样穿过PPB缺陷，继续沿滑移方向扩展。
与H2相似，在疲劳裂纹扩展后期，裂纹前端出现驻留滑移带，当循环次数Nf=105596周次时，发生失稳断裂。