朱明亮：高周/超高周疲劳内部微缺陷致裂的寿命与机理模型

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现代工程部件的长寿命服役需求，使材料的超高周疲劳（Very High Cycle Fatigue, VHCF）问题成为研究的热点。人们发现，随着疲劳寿命的增加，裂纹萌生位置由试样表面向内部转变；内部裂纹萌生是VHCF的一个重要特征，占据了疲劳寿命的90%以上，并且通常与微观组织和微缺陷等因素有关。因此，有必要统筹考虑冶金与工艺因素研究疲劳损伤机制，进而形成合理的材料与结构抗疲劳设计方法。

近日，华东理工大学的朱明亮和轩福贞等人，通过对不同取样方向的沉淀硬化不锈钢进行轴向拉压高周与超高周疲劳试验，发现疲劳强度存在各向异性，非金属夹杂物主导着内部裂纹萌生行为。研究揭示了缺陷尺寸、位置和形状对内部疲劳破坏的影响规律，提出了试样取向无关的疲劳寿命模型（Z参数）。研究从微缺陷-微观组织交互作用的角度阐明了微缺陷处纳米尺度晶粒的形成过程，提出了“马氏体板条断裂和位错胞形成”的机理模型，澄清了内部疲劳破坏是微观组织相关的裂纹萌生和第I阶段扩展的过程。相关成果以“Fatigue life and mechanistic modeling of interior micro-defect induced cracking in high cycle and very high cycle regimes”为题发表在Acta Materialia上。