高強(qiáng)度鋁合金的多級(jí)疲勞裂紋擴(kuò)展的微觀機(jī)理

1、高強(qiáng)度鋁合金的多級(jí)疲勞裂紋擴(kuò)展的微觀機(jī)理Y. Xue a,*, H. El Kadiri a, M.F. Horstemeyer a, J.B. Jordon a, H. Weiland ba先進(jìn)車載系統(tǒng)研究中心,密西西比州立大學(xué),研究大街200號(hào)。斯塔克維爾女士39759,美國(guó)b美鋁技術(shù)中心,100年技術(shù)驅(qū)動(dòng),美國(guó)鋁業(yè)(Alcoa)中心,PA 15069,美國(guó)2006年9月8日收到, 2006年11月6日收到修訂后的形式, 2006年11月8日接受；2007年1月25日發(fā)網(wǎng)摘要這項(xiàng)研究揭示了在軋制7075-T651鋁合金時(shí)疲勞損傷形成和演化的關(guān)于粒子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和晶粒大小和方向的微觀機(jī)理。系統(tǒng)

2、觀察了斷口表面的變化和破壞的微觀結(jié)構(gòu),疲勞,表現(xiàn)為三個(gè)階段:疲勞裂紋形成、顯微結(jié)構(gòu)的/物理的小的裂紋和長(zhǎng)裂紋。疲勞裂紋最好在位于或靠近試樣表面的斷裂的Fe-rich金屬間化合物組成的粒子處唯一形成。大的雜質(zhì),如金屬氧化物,也觀察到影響裂紋成核機(jī)制。存于接近成核位置處的雜質(zhì)與疲勞壽命減少大約30%有關(guān)。在顯微結(jié)構(gòu)的和物理的的小裂紋的條件下,裂紋前緣顯示一個(gè)粗略的局部脆性疲勞斷裂的裂紋擴(kuò)展方向，其中除了一些局部塑性疲勞斷裂。裂紋大小的變化在晶界處可明顯觀察到。在長(zhǎng)裂紋機(jī)制下,斷裂表面變得粗糙,但總體傾向于垂直于加載方向,表明是模式1斷裂。微觀結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)多級(jí)模型的研究結(jié)果的衍生研究由裂紋孵化小裂紋擴(kuò)展

3、和長(zhǎng)裂紋擴(kuò)展組成，將會(huì)詳細(xì)討論。2006年學(xué)報(bào)Materialia Inc .)公布的愛(ài)思唯爾有限公司保留所有權(quán)利。關(guān)鍵詞:疲勞顯微鏡觀察;鋁合金;各向異性的微觀結(jié)構(gòu); 微觀結(jié)構(gòu)裂紋繁殖1.簡(jiǎn)介近期評(píng)估延長(zhǎng)老化飛機(jī)的疲勞壽命的預(yù)測(cè)項(xiàng)目已經(jīng)恢復(fù)研究形成,檢測(cè)和預(yù)測(cè)高強(qiáng)度鋁合金的疲勞損傷。預(yù)測(cè)潛在的裂紋/損傷尺寸和裂紋增長(zhǎng)率,以及疲勞壽命是對(duì)于全性評(píng)價(jià)和戰(zhàn)略決策至關(guān)重要。飛機(jī)的關(guān)鍵組件或結(jié)構(gòu)在嚴(yán)重超載的運(yùn)行中,一毫米下疲勞裂紋可能導(dǎo)致災(zāi)難性的疲勞破裂。疲勞裂紋形成的認(rèn)識(shí)中,根據(jù)工作條件早期裂紋擴(kuò)展和破壞，選擇適當(dāng)?shù)臒o(wú)損檢測(cè)程序和設(shè)計(jì)一個(gè)特定的修復(fù)方式阻止裂紋是非常重要的。在不同階段的進(jìn)化中，疲勞裂

4、紋由不同的機(jī)制形成和驅(qū)使。福賽斯1繪制了疲勞裂紋增長(zhǎng)的兩個(gè)階段：I期,裂紋沿最大剪應(yīng)力的面生長(zhǎng)；II期,裂縫在平面法向生長(zhǎng)的方向應(yīng)力最大原則。以后，基于疲勞裂紋擴(kuò)展的顯微結(jié)構(gòu)的四個(gè)階段的裂紋擴(kuò)展的描述由蘇雷什2總結(jié)，并由受雇于由道爾等 3來(lái)開發(fā)的微結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的多級(jí)疲勞（MSF）模型用于澆鑄A356鋁合金的高周疲勞。在MSF模型中，總的疲勞壽命分解為連續(xù)四個(gè)階段：潛伏期（INC），微觀結(jié)構(gòu)小裂紋（MSC）的增長(zhǎng)期，物理小裂紋（PSC）的生長(zhǎng)期，長(zhǎng)裂縫（LC）的生長(zhǎng)期。Ntotal=Ninc+NMSC/PSC+NLC（1）其中，Ntotal是總疲勞壽命;Ninc是培育裂紋循環(huán)的次數(shù)，它是在包含裂紋

5、狀損傷和穿過(guò)由微觀劃痕處的影響的區(qū)域的早期裂紋擴(kuò)展成核微觀劃痕處；NMSC是傳播一個(gè)MSC裂紋長(zhǎng)度所需的周期數(shù)，ai < a < kDCS，在這里的DCS被定義為A356鋁合金的樹枝狀晶胞尺寸，k是表示一個(gè)無(wú)量綱因子，在三維裂紋前遇到一個(gè)微觀的不連續(xù)性的飽和極限; NPSC是傳播一個(gè)PSC所需的周期數(shù)，(12)DCS < a < O(1020DCS)，從MSC狀態(tài)到主導(dǎo)LC的過(guò)渡期間; NLC是從裂紋長(zhǎng)度>（_10-20）DCS所需的LC繁殖周期的數(shù)目，這取決于負(fù)載的幅值和裂紋尖端前沿微塑性的程度。根據(jù)微觀夾雜形態(tài)，顆粒尺寸，顆粒取向和基體晶界間角度，所述PSC機(jī)

6、制可以在高周疲勞（HCF）的機(jī)制下延伸到300-800微米。在方程（1）中，MSC和PSC機(jī)制組合于一個(gè)數(shù)學(xué)形式。斷口分析支持的福賽斯描述的疲勞裂紋擴(kuò)展的階段，已經(jīng)在恒幅載荷4-8，并在可變振幅負(fù)載9-11的7075-T6中報(bào)道。本文的目的是評(píng)價(jià)疲勞演變的微觀機(jī)理中的三個(gè)主要階段，即損傷潛伏期，MSC / PSC生長(zhǎng)期和LC的增長(zhǎng)期，通過(guò)飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)使用的7075-T651鋁合金模型，以支持MSF模型的開發(fā)。關(guān)鍵是識(shí)別在發(fā)展階段的負(fù)載和裂紋長(zhǎng)度的觀結(jié)構(gòu)特征及影響因素。在施加循環(huán)載荷到一部分疲勞壽命中，中斷疲勞試驗(yàn)，揭示了疲勞損傷的形成。應(yīng)變壽命疲勞實(shí)驗(yàn)是沿7075-T651鋁合金恒定應(yīng)變幅為0

7、.2至2的軋制方向上進(jìn)行的。試樣斷口用掃描電子顯微鏡（SEM）檢查，并且進(jìn)行系統(tǒng)的量化。裂紋間距被測(cè)量，并被看作是各種負(fù)載的裂紋長(zhǎng)度。線彈性斷裂力學(xué)（LEFM）的疲勞裂紋擴(kuò)展理論被實(shí)施，進(jìn)一步考慮應(yīng)力強(qiáng)度因子基于裂紋擴(kuò)展速率和條紋測(cè)量的范圍。夾雜物粒子和各向異性晶粒形貌從上滾動(dòng)孵化和MSC生長(zhǎng)，觀察得到的，所帶來(lái)的后果對(duì)微觀基MSF建模的影響進(jìn)行了詳細(xì)的討論。夾雜物粒子和從扎制潛伏期到MSC生長(zhǎng)期的晶粒各向異性形貌的影響被觀察到，并且對(duì)微觀基MSF建模的影響進(jìn)行了詳細(xì)的討論。2. 材料、實(shí)驗(yàn)和測(cè)量2.1 材料在這項(xiàng)研究中所使用的7075-T651鋁合金是由美國(guó)鋁業(yè)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用開發(fā)定制的。該

8、合金制成2英寸的厚板，其標(biāo)稱化學(xué)組成見(jiàn)表1。進(jìn)行加載之前的原始組織小心使用光學(xué)顯微鏡和SEM進(jìn)行了檢查。硝酸酒精腐蝕劑被用來(lái)揭示微觀結(jié)構(gòu)?；诠忡R下獨(dú)特的灰色形態(tài)富鐵金屬間化合物微粒被確定。尺寸和富鐵金屬間化合物的分布是用數(shù)字圖像分析技術(shù)來(lái)計(jì)算。因?yàn)榫Я５谋∑瑺睿Я４笮☆A(yù)計(jì)通過(guò)三維段中平均線性截距來(lái)確定。2.2試樣根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E647-99，光滑的圓柱八字疲勞試樣從軋制面加工厚板1/8英寸到2英寸。疲勞試驗(yàn)片的尺寸示于圖1。 25毫米長(zhǎng)的徑部變形為沙漏形，在中心半徑減少了0.5。主徑部直徑為10毫米，夾持部直徑為25毫米。試樣是沿7075-T651的Al板的軋制方向軸線加載的。試樣進(jìn)行機(jī)

9、械加工，以減少在表面處的殘余應(yīng)力，即第一粗切削轉(zhuǎn)速為0.125毫米/轉(zhuǎn)，在3500轉(zhuǎn)下切削深度為1.25毫米/道，和三個(gè)轉(zhuǎn)速在0.075毫米/轉(zhuǎn)的精軋。使用X射線衍射測(cè)定出在加工試樣表面的殘余徑向應(yīng)力約為250兆帕。表面通過(guò)沿加載方向機(jī)械打磨精軋到5英寸，降低了半徑，從而減少了表面的殘余應(yīng)力對(duì)疲勞壽命的影響，如之前12觀察到的。箭頭刻試樣的每個(gè)端部表面上，使得軋制平面垂直于與箭頭指向的Al板的最接近的頂表面上的箭頭軸向。表1化學(xué)成分和7075-T651鋁合金靜力性能化學(xué)組成（重量）AlZnMgFeCuSi平衡5.702.530.261.660.06力學(xué)性能楊氏模量(GPa)屈服強(qiáng)(MPa)極限

10、強(qiáng)度(MPa)伸長(zhǎng)率(%)70.3351555714.7圖1應(yīng)變-壽命試驗(yàn)的試樣尺寸，長(zhǎng)度為英寸。2.3實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)是一個(gè)MTS伺服控制電動(dòng)液壓系統(tǒng)上進(jìn)行的。被液壓控制的夾頭夾著試樣的端部。測(cè)試系統(tǒng)安裝了一個(gè)特殊的對(duì)準(zhǔn)夾具。應(yīng)變-壽命試驗(yàn)是在三個(gè)條件下進(jìn)行：應(yīng)變-控制，恒應(yīng)變振幅和完全逆轉(zhuǎn)振幅。應(yīng)變使用連接到標(biāo)距長(zhǎng)度的1英寸軸向疲勞速率伸長(zhǎng)計(jì)來(lái)進(jìn)行被測(cè)定和控制。試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室溫度為25下進(jìn)行。正弦循環(huán)載荷的頻率在剛開始的1000個(gè)循環(huán)中施加是0.5 Hz，其后是10Hz。50的峰值循環(huán)載荷被用來(lái)確定最終失敗的樣品。應(yīng)變振幅范圍從0.225的應(yīng)變振幅疲勞極限到2應(yīng)變振幅的屈服強(qiáng)度，其中0.225的應(yīng)

11、變振幅是HCF制度的上限，2的應(yīng)變振幅是LCF機(jī)制的下限。遠(yuǎn)程施加的應(yīng)變率維持一個(gè)常數(shù)R = min/ max = -1。在每一加載振幅至少進(jìn)行三個(gè)重復(fù)試驗(yàn)。在光滑的八字形試樣上進(jìn)行疲勞斷裂實(shí)驗(yàn)，來(lái)觀察疲勞裂紋的形成。試樣尺寸為2.5*6.4*19立方毫米（分別代表厚度、寬度和長(zhǎng)度）。在應(yīng)變振幅為0.4零負(fù)載率下，試樣周期性加載到總疲勞壽命在的幾分之一。試樣的表面然后用SEM觀察。經(jīng)過(guò)大體觀察表面， 選中100*100 m2的區(qū)域，其中的顆粒的總數(shù)，破裂的顆粒的總數(shù)和疲勞裂紋即延伸到金屬基質(zhì)的總數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。利用能量色散型X射線光譜（EDX）的掃描電子顯微鏡對(duì)破裂顆粒的化學(xué)組成進(jìn)行了研究。疲勞的

12、微觀結(jié)構(gòu)演化進(jìn)行了評(píng)估，通過(guò)使用二次電子成像或背散射電子的發(fā)射槍掃描電子顯微鏡成像來(lái)檢查樣品的斷裂表面場(chǎng)。EDX是用于確定SEM樣品中顆粒和相。疲勞裂紋潛伏期在應(yīng)變振幅為0.25%,0.4%,0.5%,0.6%和0.8%時(shí)被確定。光條紋測(cè)量作為裂紋尺寸的函數(shù)從最初的可見(jiàn)區(qū)域最終過(guò)載區(qū)域的斷裂表面在每個(gè)加載水平。在每個(gè)加載水平面上從最初的可見(jiàn)區(qū)域到斷裂表面的最終過(guò)載區(qū)，裂紋尺寸用光條紋來(lái)測(cè)量。3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.1微觀結(jié)構(gòu)7075-T651鋁合金的微觀結(jié)構(gòu)是按軋制板的標(biāo)準(zhǔn)方向指定：軋制方向（RD），長(zhǎng)橫向方向（LT）和短橫向（ST）。圖2a表明，顆粒形成縱梁的平面垂直于ST方向并沿RD對(duì)齊。圖2b清

13、楚地表明，這些顆粒的分布是不優(yōu)先定位于晶界。EDX分析顯示，大的黑色顆粒明顯地富集在鋁、鐵、和銅或硅處。這些黑粒子可對(duì)應(yīng)于Al12Fe3Si，AL6（Cu，F(xiàn)e）或Al7Cu2Fe化合物，這些先前在文獻(xiàn)13中報(bào)道。盡管富鐵金屬間化合物分別與RD系統(tǒng)性對(duì)齊，但是Mg2Si相夾雜物稀疏分布的晶粒內(nèi)，沒(méi)有沿軋制過(guò)程形成桁條。圖2c示出沒(méi)有顆粒分布在垂直于LT方向的平面上。因此，只有最大的富鐵顆粒（這是不利于疲勞壽命的）將在本文介紹。這些方面將在更詳細(xì)的斷口分析中討論。晶粒是扁平形的平均線性截距在RD方向是130-240英寸，在橫向方向?yàn)?0-90英寸和在法線方向?yàn)?2-24英寸。圖2 7075-T6

14、51的Al板的截面光學(xué)顯微照片：（a）晶粒尺寸和顆粒的形貌，（b）晶粒邊界和顆粒之間沒(méi)有直接關(guān)聯(lián)的暗視場(chǎng)像，（c）在垂直于軋制方向的平面上顆粒的形貌。3.2應(yīng)變-壽命圖3顯示了應(yīng)變幅度與來(lái)自應(yīng)變-控制的循環(huán)失效數(shù)據(jù)的關(guān)系，恒應(yīng)變幅和完全扭轉(zhuǎn)載荷試驗(yàn)的關(guān)系。只有一個(gè)測(cè)試是在平均應(yīng)力為350 MP的在壓力控制下進(jìn)行的。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)加載應(yīng)變幅為0.2和0.225，分別在106和107次循環(huán)停止，試樣觀察到無(wú)損傷。盡管在107次循環(huán)與應(yīng)變幅為0.225下觀察到?jīng)]有損傷，但是疲勞壽命大約只有在百萬(wàn)次循環(huán)與應(yīng)變幅為0.25下的一半。因此，在107次循環(huán)的疲勞強(qiáng)度相當(dāng)于應(yīng)變幅在0.225和0.25之間的疲勞強(qiáng)度

15、。此實(shí)驗(yàn)觀察提供了被用于發(fā)展在MSF模型14中的疲勞損傷潛伏期建模的外加應(yīng)變振幅門檻的證據(jù)。在指定應(yīng)變幅的疲勞壽命數(shù)據(jù)的分散大約是兩倍。加載的幅度范圍從0.25到0.8的六個(gè)有代表性的試樣用來(lái)斷口分析，即樣品S1（0.25，Nf =425·103），S2（0.4，Nf =56.6·103），S3（0.5，Nf =12.7·103），S4（0.6，Nf =5.4·103）和S5（0.8，Nf =923）。樣品S6（0.3，Nf =104和m= 350 MPa）被選擇以評(píng)估對(duì)裂紋萌生和MSC生長(zhǎng)的平均應(yīng)力的影響，并根據(jù)350 MPa的恒定平均應(yīng)力的負(fù)荷控制進(jìn)

16、行了測(cè)試。疲勞壽命的分散性小于2倍。選擇較低或較高的疲勞壽命的試樣去檢查微觀結(jié)構(gòu)，造成了特殊的壽命，如樣品S3中顯示出應(yīng)變幅為0.5測(cè)試的五個(gè)樣品的平均壽命減少了30。圖3 在應(yīng)變-控制、恒幅度和完全扭轉(zhuǎn)載荷下，新研制7075-T651鋁合金的應(yīng)變-壽命曲線。只有試樣S6是在平均壓力350MPa和應(yīng)力幅210MPa的壓力-控制下測(cè)試的。圖4 在周期為總壽命的10，a=0.4，R = 0下進(jìn)行的測(cè)試的樣品的表面的SEM顯微照片。在裂縫的大顆粒處形成最初的循環(huán)破損。右邊的圖顯示了破裂顆粒和保持完整的基體之間的邊界。3.3疲勞裂紋的形成中斷的循環(huán)的實(shí)驗(yàn)最清楚的證明疲勞裂紋的初始形成位置。在相關(guān)區(qū)域1

17、00*100m2中，尺寸大于0.2 m2的顆粒數(shù)介于2800至3000。在約1的總疲勞壽命，約10個(gè)顆粒是破碎的，但是裂化顆粒并未在金屬的這一點(diǎn)上形成疲勞裂紋。疲勞壽命約10時(shí)，17個(gè)顆粒是破碎的，裂縫在3個(gè)顆粒處延伸到了基體中。在鋁基體中有疲勞裂紋的顆粒在較大的線性尺寸范圍是6到10微米，如圖 4所示。EDX分析顯示，破裂顆粒都是富鐵金屬間化合物顆粒。疲勞失效生成點(diǎn)或其附近的應(yīng)變-壽命試樣斷口形貌示于圖5。圖5a和b是樣品S6的斷口，表示疲勞裂紋在顆粒尺寸大約為7.5*11.5m2處形成，并且距離樣品自由表面20m。通過(guò)EDX測(cè)定知這種顆粒也是富鐵金屬間化合物。在大多數(shù)情況下，引起疲勞裂紋的

18、粒子可以在斷口處觀察到，如圖5。然而，缺少顆粒留下的空隙表明誘發(fā)的初步形成的疲勞損傷的顆粒是4-8*8-12m。因此，我們的結(jié)論是7075-T651鋁合金中疲勞損傷最初是由富Fe金屬間化合物顆粒形成，顆粒尺寸為4-8m*8-12m。這個(gè)結(jié)論是用在疲勞孕育模型中，對(duì)于7075-T651鋁合金14微缺口根部循環(huán)的塑性微觀力學(xué)模擬。作為裂紋進(jìn)一步傳播，斷裂面顯示許多微觀巖石紋，以有序的方式排列在平行于裂縫傳播方向，這也是7075-T651鋁合金的ST方向。這一特性在文獻(xiàn)中通常被稱為“河流和范圍”。圖5 疲勞裂紋起始位點(diǎn)對(duì)于樣本（a）S6，（b）S6中在顆粒，（c）S 2和（d）S4 SEM圖像。破碎

19、的顆粒發(fā)起疲勞損傷在（b）中觀察到。和破裂顆粒留在試樣的斷裂面空位是（c）和（d）。最大線性顆粒的大小是10-12微米和顆粒的最小線性尺寸是3-8微米。3.4疲勞裂紋擴(kuò)展和斷裂在或接近試樣自由表面的夾雜物粒子的裂隙處，疲勞損傷孕育形態(tài)是傳播到基質(zhì)并朝向標(biāo)本中央，如圖6。圖6所示的斷口取自與斷裂面垂直的單軸加載方向的HCF試樣，這也是7075-T651鋁合金的軋制方向。在這個(gè)區(qū)域，沒(méi)有觀察到裂紋。裂紋在微峭壁處可見(jiàn)。在高倍率下，微峭壁處有晶粒內(nèi)部形成的臺(tái)階狀的圖案，這似乎表明在裂紋尖端的疲勞裂紋擴(kuò)展是側(cè)向滑動(dòng)。在最后的PSC機(jī)制和早期的LC生長(zhǎng)機(jī)制，在文獻(xiàn)中被稱為“'羽毛狀特征'

20、的現(xiàn)象被觀察到，伴隨晶界擠壓如圖 7C。高倍率的這些羽毛狀的特征表明許多凹坑具有位于中心的沉淀顆粒，標(biāo)志著在微觀可塑性下的孔隙發(fā)展。在大多數(shù)情況下，微觀延性斷裂區(qū)域擴(kuò)展到多個(gè)晶粒。在晶界處的一些次級(jí)裂紋明顯接近最終超負(fù)荷的制度。最終的疲勞失效幾乎完全由單一裂縫的生長(zhǎng)引起。在HCF機(jī)制下裝載試樣，疲勞裂紋生長(zhǎng)在MSC/ PSC和LC增長(zhǎng)區(qū)域加以區(qū)分，三疲勞裂紋演化階段在LCF機(jī)制上不明顯。在另一方面，孕育和MSC的觀察和早期PSC裂紋擴(kuò)展顯示了類似于那些在第一階段的疲勞特征，正如福賽斯討論的1。條痕的演化表現(xiàn)在PSC和LC機(jī)制如試樣S6，這是EA=0.3的應(yīng)變幅度和R =0.24的負(fù)載率下的疲勞

21、。負(fù)載率大于1，樣品經(jīng)歷較少的可塑性誘導(dǎo)裂紋尖端封閉件（如蘭克福特等人說(shuō)明和觀察15），使得條痕可以更早在MSC/ PSC裂紋擴(kuò)展識(shí)別。圖7a示出了在斷裂表面與起始于從裂縫形成圖6.斷口裂紋孕育和MSC和PSC增長(zhǎng)機(jī)制：（a）S 1以EA=0.25，NF =4.25·105和（b）S 2以EA=0.4，NF =5.66·104.生長(zhǎng)裂紋在夾雜裂縫顆粒，裂紋推進(jìn)最初生長(zhǎng)在a非平面的方式，并沒(méi)有條痕被觀察到。部位大約1.2mm處的過(guò)載區(qū)的總裂紋生長(zhǎng)區(qū)。該條痕第一次看見(jiàn)是在從裂縫形成部位30微米半徑處。圖7b-d顯示了條痕表示疲勞裂紋擴(kuò)展在裂縫生成點(diǎn)的各種距離處，圖7a顯示了它的

22、位置 。條紋距離為裂縫半徑的函數(shù)，如果一個(gè)半圈是用來(lái)模仿裂紋，如圖8中所示 。半圓形裂紋的中心被看見(jiàn)是在裂紋形成部位。最初，隨著裂紋尺寸增大條痕的距離保持不變。當(dāng)出現(xiàn)裂紋長(zhǎng)度，a，大于170微米時(shí)，條痕的距離隨著裂紋長(zhǎng)度的增加而均勻的增加。條痕的距離的不斷增加表明該穩(wěn)態(tài)區(qū)域裂紋擴(kuò)展。同樣地，條痕的距離被測(cè)量為裂紋尺寸的函數(shù)如樣品S2S6中所示，其結(jié)果也示于圖8 。在所有的情況下，從該裂縫形成部位到條痕測(cè)量的距離為大約是半圓形裂紋的半徑，因?yàn)樗械钠诹鸭y的形成在或靠近試樣的自由邊界。圖9顯示了當(dāng)裂紋推進(jìn)跨越晶界時(shí)條痕圖案的變化。圖8.條痕距離是裂紋長(zhǎng)度的函數(shù)，a，測(cè)量試樣S2-S6的受到0.4

23、,0.5，0.6和0.8%的應(yīng)變振幅時(shí)的斷口，完全逆轉(zhuǎn)裝載和應(yīng)變振幅的0.3與0.24的裝載比率。圖7. 試樣S6中（a）所示斷口處總體疲勞裂紋擴(kuò)展與其中所述疲勞裂痕的位置如箭頭區(qū)域，（b）從形成部位測(cè)得77微米，（c）在520微米和（d）測(cè)的條痕為1毫米。中的箭頭（b） -（d）中箭頭表示裂紋擴(kuò)展方向。圖9試樣6.的斷口展示了當(dāng)裂紋橫穿晶界時(shí)裂痕的形態(tài)：（a）條紋的距離從110到62 nm，以及變化了的曲率中心; （b）條紋間距從130減少到88nm，但曲率中心仍然是相同的。致謝感謝DARPA和諾斯羅普·格魯門公司和高級(jí)車載系統(tǒng)中心在圖11中的的支持。氧化膜位于試樣S5距疲勞裂紋形

24、成處1毫米處的斷裂面。該表顯示了在0.5的應(yīng)變振幅測(cè)試五個(gè)試樣的疲勞壽命。氧化膜導(dǎo)致壽命降低了30。引自 Y. Xue et al. /材料學(xué)報(bào)55（2007）1975-19841983年密西西比州立大學(xué)。我們要感謝Stephen Horstemeyer和Douglas Ansel在密西西比州州立大學(xué)進(jìn)行SEM觀察和疲勞條痕測(cè)量。參考文獻(xiàn)1 Forsyth PJE. In: Proceedings of crack propagation symposium, vol. 1. The College of Aeronautics, Cranfield; 1961. p. 7694.2 Suresh S. F