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北航一作 & 哈工大通讯:金属疲劳裂纹研究获突破

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部分内容解读


01

上图展示原始窜颈谤肠补濒辞测-4板材的细晶分布(厂贰惭)、试样切割示意图及极图分析,证实样品具有强烈的基面织构,肠轴沿窜向(板法向)排列,为后续驰型(肠轴//驰向)和窜型(肠轴//窜向)样品分组提供微观结构基础。

02

聚焦裂纹在三重交界处(Grain A1/A2/A3)的偏折行为,SEM与EBSD联合揭示孪晶(长约5–8 μm)和棱柱面滑移迹线在受阻裂纹的共存现象,86°取向差证实其为拉伸型孪晶,应力集中是孪生主因。

03

裂纹穿越Grain A2/A3/A5的路径分析,左侧晶体绕c轴旋转10°(滑移主导),右侧孪晶区无显著旋转,表明裂纹两侧分别由滑移和孪生实现塑性协调,DIC应变场证实不对称变形。

04

TEM与EBSD联合表征裂纹孪晶变体(Twin A1/A2),SAED衍射与高分辨图像明确孪生面为(1012),86°取向差及不同剪切方向证实其为同类型孪晶的不同变体。(上图展现EBSD部分)

05

Z型样品(Sample B)经4000次循环后的裂纹路径与孪晶分布,EBSD检出长度>50 μm的孪晶(B1/B2/B3),86°取向差再证拉伸孪晶,为后续退孪生现象提供对比基准。

06

Sample B''的微机械场演化,DIC测得裂纹塑性应变(xx/yy)呈"翼状"分布(图12c–f),结合EBSD弹性应变反演的应力(yy)场(图12i)显示拉-压应力共存,解释退孪生的局部应力驱动机制。

07

退孪生机理图解,高分辨贰叠厂顿揭示孪晶叠1附近应力(虫虫/虫测/测测)的强梯度分布(图13),位错塞积(棱柱面滑移迹受阻于孪晶叠1'边界)导致应力重分布(图14诲),孪生解析剪切应力(罢飞颈苍-搁厂厂)差异驱动孪晶界反向迁移引发退孪生。

08


Z型样品(B/B'/B'')裂纹扩展速率对比,孪生/退孪生起始点(虚线标注)对应da/dN骤升,证实退孪生进一步加速裂纹扩展,且Z型样品孪生触发更早(ΔK=15–17 MPa√m)。

09

Y型与Z型样品裂纹孪生RSS空间分布对比,Z型样品(Grain B'2)所有孪生变体的RSS值更高(>300 MPa区域更广),晶体学取向差异直接解释Z型样品更易孪生。

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