板翅式换热器是一种提高能源利用效率的关键设备，但在高温长时间运行下，板翅式换热器将不可避免的发生蠕变变形。钎焊接头处的蠕变裂纹扩展是导致换热器板翅结构失效的主要原因，而蠕变裂纹扩展又受到拘束效应的影响，因此，研究钎焊接头的蠕变裂纹扩展及拘束效应对板翅结构高温结构完整性具有重要意义。
　　目前对于钎焊接头蠕变裂纹扩展的研究起步较晚，相关理论体系尚未完善，具体表现为钎焊接头的蠕变断裂机理不清楚，现有蠕变损伤本构模型能否预测钎焊接头的蠕变裂纹扩展尚未知晓，且钎焊接头蠕变拘束效应的理论和应用研究还十分有限。针对以上问题，本文以HastelloyC276/BNi2钎焊接头为研究对象，一方面通过试验研究钎焊接头的单轴、多轴蠕变及裂纹扩展性能，分析蠕变断裂机理，基于现有蠕变损伤本构模型建立适合钎焊接头的蠕变损伤本构模型；另一方面通过数值模拟，结合建立的蠕变损伤本构模型分析不同拘束水平对钎焊接头蠕变裂纹扩展的影响，定义蠕变拘束参数，构建拘束相关的钎焊接头蠕变裂纹扩展速率方程。论文的主要研究工作和相关结论如下：
　　（1）采用整体法测试了钎焊接头的常规力学性能及蠕变性能，获得了接头在600℃下的高温力学性能及蠕变性能。钎焊接头包含钎缝区、等温凝固区、界面反应区和母材区四个区域，等温凝固区显微硬度最大、钎缝区显微硬度最小。钎焊接头蠕变断裂行为与应力区相关，应采用与应力区相关的蠕变本构模型来描述其蠕变变形行为。采用SEM分析了钎焊接头的蠕变断口形貌，发现钎焊接头在低应力下为阶梯状延性断口，在高应力下为冰糖状脆性断口，在低应力和高应力下分别以穿晶延性和沿晶脆性的模式断裂。
　　（2）研究了钎焊接头在多轴应力状态下的蠕变断裂行为，发现钎焊接头试样存在缺口弱化效应，沿晶脆性断裂是钎焊接头在多轴应力状态下的主要断裂方式。建立了符合钎焊接头蠕变断裂特性的蠕变损伤本构模型，该模型预测的钎焊接头多轴蠕变寿命与试验值误差小于17%，建立的钎焊接头蠕变损伤演化方程能够准确预测钎焊接头蠕变延性因子随应力多轴度的变化。探讨了钎焊接头在多轴应力状态下的应力与损伤演化行为，发现骨点与缺口根部距离较近的钎焊接头具有较低的蠕变寿命。
　　（3）采用试验与有限元方法研究了钎焊接头的蠕变裂纹扩展行为，钎焊接头蠕变裂纹沿钎缝扩展，钎缝上的蠕变空洞生长、微裂纹形成、扩展和合并是导致钎焊接头断裂的内在原因。随着试样厚度的减小，蠕变裂纹扩展断口形貌由延性断口逐渐转变为带有晶界微裂纹和蠕变空洞的脆性断口，导致蠕变寿命减小。采用建立的蠕变损伤本构模型预测的裂纹扩展模拟结果与试验结果吻合度较高，得到的蠕变裂纹扩展寿命与试验值误差小于13%，预测的裂纹扩展形貌与试验断裂形貌基本相符。
　　（4）采用有限元方法分析了不同拘束效应对钎焊接头蠕变裂纹扩展的影响：在同一C*值下，MT、DENT和SENT试样的蠕变裂纹扩展速率远大于CT、CST、DCT和SENB试样；随着试样厚度增大和预裂纹深度降低，蠕变寿命增大；钎焊缺陷能加速蠕变裂纹扩展导致接头蠕变寿命降低，合并之后的缺陷对蠕变裂纹扩展速率基本没有影响；随着缺陷长度和距离的增大，蠕变寿命逐渐降低；随着蠕变系数、应力指数的增大及蠕变延性的减小，同一C*值下的蠕变裂纹扩展速率逐渐增大，蠕变寿命逐渐降低。
　　（5）基于R*和Ac，定义了一种新的蠕变拘束参数As，其与张应力等值线面积相关，达到稳态时刻以后，拘束参数As随着蠕变时间的增大基本不变。与拘束参数R*和Ac相比，拘束参数As的载荷无关性更好，且As与裂纹深度呈线性关系，与蠕变裂纹扩展速率的拟合结果更好。基于拘束参数As，建立了拘束相关的钎焊接头蠕变裂纹扩展速率方程，该方程预测的裂纹扩展数据与试验数据吻合很好，能较好的预测其它拘束水平下的蠕变裂纹扩展速率。