里尔一大、里尔三大

留学预警2025-06-18 18:57出国留学咨询网

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疲劳故障是机械设备结构性故障的主要原因，约占所有机械故障事件的90，这带来了巨大的经济损失和安全危害。为了避免疲劳失败，对控制疲劳损伤的微物理机制有深刻的了解，这可能与静态载荷下材料的机械行为有显着差异。一个典型的例子是变形诱导的马氏体转化。尽管这种机制长期以来一直被认为是合金材料最有效的加强机制之一，但其对材料疲劳性能的影响仍不清楚，并且很长一段时间以来一直存在许多矛盾的机制解释。

图1马氏体相变对材料疲劳裂纹扩散率的影响

这项工作使用新兴的中曼加纳人跳闸钢作为研究材料，可以对奥斯丁岩含量和机械稳定性进行广泛的调整，从而有效地控制材料的马氏体相变的趋势，从而通过将两种材料的机械行为与相位差异进行比较，从而为探索探索相变的疲劳效应提供了理想的条件。此外，这项工作还采用了先进的SEM疲劳实验技术，该技术可以对疲劳裂纹的传播进行实时观察和周围微观结构的演变，从而完全获取疲劳过程的详细信息。由于采用了新材料和新的技术手段，该研究发现了一些有趣的现象和有关马氏体相变效应的结果。

研究表明，马氏体相变对疲劳裂纹繁殖的影响有两个方面。在短裂纹阶段，马氏体相变可以在抑制疲劳裂纹繁殖方面发挥有益的作用，这可以将疲劳裂纹的传播速率降低2个数量级。在长裂纹阶段，马氏体相变可以在加速疲劳裂纹传播中起反向作用（图1）。进一步的机制研究表明，马氏体相位过渡可以诱导两种对抗疲劳机制，即相变介导的裂纹阻止（图2）抑制裂纹的裂纹繁殖和相位转化介导的裂纹裂纹合并（转化介导的裂纹结合），从而促进了裂纹的裂纹，从而促进了裂纹的作用，从而在短期阶段中起着潜在的作用。这项研究深入分析了这两种疲劳机制的原因，证明它们源自相变产品马氏体本身的“硬且脆性”的固有特征，而不是源于相变过程本身（例如裂纹闭合效应）。

图2相变介导的裂纹停滞效应

相变疲劳效应的双边性质的启示可用于合理地解释和协调一些疲劳现象的看似矛盾的报道，并预计将用于设计新的亚稳态微观结构梯度材料，以提高材料的疲劳性抗性。该研究提出的相变中介的概念是对传统相变疲劳理论的重要补充，并有助于深入了解亚稳态合金材料疲劳损伤的显微镜物理机制。

该论文的第一作者是湖南大学的王小大教授。他从事机械结构强度的研究。他于2014年毕业于里尔大学。毕业后，他加入了湖南大学的机械和载体工程学院。 2021年，他获得了国家自然科学杰出青年项目的资金。该论文的相应作者是匈奴大学的江宗教授和德国马克斯和PPP研究所的Sun Binhan博士。这项研究得到了中国杰出青年科学基金会项目（51725502），概述项目（51975195）和德国洪堡基金会的支持。

纸链接：https://www.pnas.org/content/119/9/e2110139119

资料来源：机械学院

实习生：李·辛鲁（Li Xinru）

负责编辑：Wen Yijia

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