疲劳裂纹萌生

疲劳裂纹萌生（fatigue crack initiation），工学-机械工程-机械工程基础-机械设计-机械强度学-结构完整性-疲劳理论，材料疲劳损伤的初始阶段。疲劳裂纹可以沿多种位置萌生，并对应不同的微观机制。高纯金属和合金材料在循环变形过程中，位错滑移在表面形成大量的滑移带。滑移带内位错运动具有不可逆性，在材料表面形成具有不同高度或深度的滑移带挤出或侵入，这些侵入或挤出使材料表面变粗糙，产生的微观缺口引发应力集中，从而导致疲劳裂纹沿着滑移带或者滑移带与基体之间的界面处萌生。提高材料滑移变形的均匀性，可以有效增加滑移带疲劳开裂阻力从而提高材料的疲劳强度或寿命。除了滑移带之外，各种类型的晶界也是疲劳裂纹萌生的有利位置。由于位错滑移的不可逆性以及大角晶界的不可穿过性，晶内的滑移带会塞积在大角晶界处产生应力集中，滑移带撞击作用促进疲劳裂纹沿大角晶界萌生。在双晶疲劳过程中，无论大角晶界与外加载荷的夹角如何，滑移带都容易塞积，致使大角晶界总是优先萌生疲劳裂纹的位置。其中，通过控制两侧晶粒取向差与晶界类型，提高大角晶界的可穿过性，可以改善晶界疲劳裂纹萌生阻力，有助于提高材料的疲劳强度或寿命。