增材制造钛合金在航空领域具有很好的应用前景。在增材钛合金的潜在应用中，一些零部件不可避免地承受超高周疲劳载荷作用。作为一种崭新的技术，增材制造钛合金的微结构与传统的锻造钛合金有所不同。因此，深入理解增材制造钛合金的超高周疲劳失效机制对于准确预测增材制造钛合金的疲劳寿命以及增材制造钛合金构件的抗疲劳设计具有十分重要的意义。

　　针对这一问题，魏宇杰研究员团队研究发现，增材制造Ti-6Al-4V合金的超高周疲劳裂纹起源于试样表面或内部(图5a-14d)所示。对于内部裂纹萌生，疲劳裂纹萌生和初始扩展区域呈现细小的粒状区域(Fine Granular Area, FGA)特征(图5d)。进一步的透射电镜观测结果表明，FGA区域裂纹面下的微结构具有不连续区域的细小晶粒微结构(图5e)。基于实验结果，我们提出钛合金超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展机理，即循环载荷作用下位错相互作用导致晶粒细化进而形成微裂纹以及在晶粒、晶界等形成的微裂纹共同所致。该机制也能合理解释钛合金超高周疲劳裂纹萌生和初始扩展区域具有细小晶粒层现象。

　　研究结果发表在《Int. J. Mech. Sci.》，论文第一和通讯作者为孙成其研究员。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106591。

图5：(a)和(b)表面裂纹萌生, σa=590 MPa, R=-1, Nf= 5.51×107; (c)和(d)内部裂纹萌生, σa=550 MPa, R=-1, Nf=1.21×108, (d)中短线表示沿加载方向提取透射电镜样品位置; (e) (d)中短线位置提取样品的透射电镜观测结果, 圆圈表示选区衍射位置。