粉末高温合金由于其在高温环境中优异的力学性能,被广泛应用于航空发动机涡轮盘的制备。涡轮盘在使用过程中受到循环应力加载和高温双重作用,使其产生疲劳损伤,疲劳损伤的不断累积会滋生微裂纹,随着微裂纹的不断扩展并最终导致涡轮盘断裂失效。因此,对粉末高温合金早期疲劳损伤累积程度进行评价,具有十分重要的意义。本文以粉末高温合金材料为研究对象,开展疲劳损伤积累的超声非线性表征方法的机理研究。主要研究内容如下:首先,对材料疲劳损伤的超声非线性滋生机理进行研究。阐述了两种位错结构模型,分析了两种位错模型中超声波的传播特性,研究了滋生的高次谐波与位错结构的关系,给出了超声非线性参量的计算公式。在分析了粉末高温合金的微观组织结构特性基础上,选用位错钉扎模型研究粉末高温合金疲劳损伤积累的超声非线性表征问题。其次,设计了变截面的粉末高温合金试样。通过疲劳,在一个试样上获得不同程度的疲劳损伤样本。通过透射电子显微镜对不同疲劳损伤程度的粉末高温合金样本进行位错结构的观察与位错密度的计算。建立了位错密度和不同疲劳损伤程度的关系。然后,搭建了非线性超声测试系统,并对测试系统的各个模块进行性能测试。利用该系统对粉末高温合金变截面试样进行非线性超声测试,得到不同疲劳位置上的相对非线性系数。利用绘制的疲劳寿命曲线,计算各个截面上的疲劳损伤累积率,得到疲劳损伤累积率、测试位置和相对非线性系数三者之间的关系图。研究结果表明:不同程度的疲劳积累,相对非线性系数变化趋势明显;随着疲劳损伤累积率的增加,相对非线性系数呈现增长的趋势;利用特征扫描成像检测对疲劳损伤试样进行检测,结果与非线性超声检测技术一致,但远不如后者敏感;透射电镜结果显示,位错密度与相对非线性系数变化趋势基本一致,从而证明了非线性超声检测技术对粉末高温合金早期疲劳损伤累积程度能够进行有效评价。