以工程应用条件为背景,将不同喷丸强度的DZ4定向凝固合金试件在真空1220℃条件下高温回火,形成具有不同微观结构的表面再结晶层。结合扫描电镜原位观察的手段,研究室温和400℃高温条件下的低周疲劳试验中,试件表面等效主裂纹的演化规律,以及试件表面再结晶层的微观结构对材料低周疲劳性能的影响。研究发现表面再结晶层的存在对DZ4定向凝固合金疲劳性能的影响不一定总是负面的。随着喷丸强度的增加,试件表面再结晶晶粒逐渐细化,整体的塑性也越来越好,理想的表面再结晶层甚至可以有效保护界面下方的柱状晶基体,延长材料的疲劳寿命。同时发现试件表面等效主裂纹的扩展寿命占试件整个疲劳寿命的绝大部分,而且表面裂纹一般都沿着相对薄弱的再结晶晶界萌生扩展,在同一应力幅值下,表面等效主裂纹的扩展速率与其长度成正比,喷丸强度和试验温度只影响材料拟合参数的具体值。