疲劳辉纹及其形成模型
疲劳辉纹是位于断口上的一些波纹。如果在疲劳裂 纹扩展的Paris区中外加循环载荷保持恒定，则辉纹间距与 试验测出的裂纹在每个循环中的平均扩展距离(平均扩展 速率)有对应关系。辉纹形成的可能性与ΔK值、应力状态、 环境条件以及合金成分有强烈的关系。并不是所有工程 材料在疲劳裂纹的第Ⅱ阶段扩展时都产生疲劳辉纹。辉 纹在纯金属和许多延性合金、工程聚合物中可以清晰看 到，而钢和冷加工合金中很少出现。
右图为镍基超 合金单晶第Ⅰ阶段 裂纹扩展实例(观察 面与拉伸轴方向垂 直)。Forsyh (1962) 把这种导致“Z字型” 裂纹路径的纯滑移 机制定义为第Ⅰ阶 段裂纹扩展。 在许多铁合金，铝合金及钛合金中观察到裂纹的第Ⅰ阶 段扩展。在这些材料中，即使裂纹长度比晶粒尺寸大得多， 只要在近顶端塑性区的尺寸比晶粒尺寸小(即应力强度因子范 围ΔK值很小)，就会出现这种扩展。该阶段疲劳断口为锯齿形， 或呈现解理小平面(断裂面分离时所沿晶面)。
疲劳辉纹的形成与 第Ⅱ阶段裂纹扩展 可用Laird(1967)的裂 纹顶端钝化锐化模 型解释。
在拉伸应力作用下，裂纹顶端由于双滑移而发生塑性钝 化，该钝化过程可使裂纹向前扩展一段距离；如果远场应力 变为压应力，则裂纹顶端会重新锐化。由于压缩时的裂纹闭 合不能完全消除拉伸应力造成的钝化，裂纹会在随后的拉应 力下继续向前扩展一段距离，疲劳辉纹正是因为一个疲劳循 环中的裂纹净扩展导致的。
机械系统的故障诊断
疲劳裂纹扩展的微观阶段
疲劳裂纹扩展的微观阶段
材料的滑移特性和显微组织特征尺度、应力 水平及近顶端塑性区尺寸对疲劳裂纹扩展的微观 模式有强烈影响。根据其微观模式的不同，将疲 劳裂纹扩展分为两个阶段（第Ⅰ阶段裂纹扩展和 第Ⅱ阶段裂纹扩展）。
第Ⅰ阶段裂纹扩展
循环载荷对延性固体引起的裂纹扩展可以看作在裂纹顶 端近旁的滑移带内发生的急剧局部变形过程，该过程可通过 剪切脱粘而形成新裂纹面。当裂纹和裂纹顶端塑性变形区局 限在几个晶粒直径的范围时，裂纹主要沿主滑移系方向以纯 剪切方式扩展，下图为第Ⅰ阶段裂纹扩展的示意图。
第Ⅱ阶段裂纹扩展
当Δ K 值较大时， 裂纹顶端塑性区跨越 多个晶粒 ，此时裂纹 扩展沿两个滑移系统 同时或交替进行， Forsyth 将 这 种 双 滑 移 机制定义为裂纹的第 Ⅱ阶段扩展，左图为 第Ⅱ阶段裂纹扩展的 理想模型。
图2为铜单晶的第Ⅱ 阶段裂纹扩展实例， 可以看到两组滑移面。 单晶从第阶段扩展转 变为第阶段扩展时， 形成位错胞结构，同 时裂纹顶端的 PSB 消 失。许多工程合金在 该阶段产生疲劳辉纹。
参考文献
S.Suresh著.王中光等译.《材料的疲劳》/国防工
业出版社 陈建桥著.《材料强度学》/华中