挤压Al-Cu-Li合金疲劳失效各向异性的机制研究及其结构应用意义

本研究针对挤压Al-Cu-Li合金在超高周疲劳（VHCF）条件下表现出的显著各向异性失效行为展开系统研究。来自相关领域的研究人员通过超声疲劳测试结合微观结构表征与有限元模拟，揭示了<111>//ED织构通过调控滑移约束与晶界应力累积主导疲劳裂纹萌生与扩展的机制链，为合金在关键结构件中的可靠性设计与应用提供了重要理论依据。

　　

本研究系统探究了挤压成型Al-Cu-Li（铝-铜-锂）合金在超高周疲劳（Very High Cycle Fatigue, VHCF）状态下的各向异性失效行为。超声疲劳测试结果表明，经过时效处理后，沿挤压方向（Extrusion Direction, ED）加载的试样表现出比横向（Transverse Direction, TD）和法向（Normal Direction, ND）更长的疲劳寿命，且所有方向均实现了VHCF性能。进一步通过详细分析<100>与<111>纤维织构，揭示了它们对疲劳裂纹萌生位置、扩展路径及断裂模式的显著影响。

研究结合有限元分析与微观结构表征，构建了一个连接织构演化、滑移行为、应力局域化与疲劳裂纹扩展的机制链。结果表明，<111>织构会促进与取向相关的滑移约束，导致晶界和不利取向滑移系处的应力积累，从而主导了各向异性疲劳失效模式的形成。这些发现为理解Al-Cu-Li合金的疲劳失效行为提供了关键的机制见解，并为其在可靠结构应用方面奠定了理论基础。

总结如下：

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  挤压态2195合金具有<100>//ED与<111>//ED两类织构；

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  时效后的析出强化效应可进一步提升疲劳寿命；

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  J积分（J-integral）是造成断裂形貌差异的主要原因；

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  疲劳寿命的各向异性源于织构所诱导的滑移难易程度差异。