高強度鋼在航空、汽車、機械等領域廣泛應用,但其內部的 TiN 夾雜物(鈦氮化物)作為潛在的裂紋萌生源,顯著影響材料疲勞性能。疲勞壽命預測模型的構建需結合斷裂力學理論、材料微觀結構表征及統計分析方法,核心在于量化 TiN 夾雜物特征(尺寸、形狀、分布)與疲勞壽命的關系。
裂紋萌生機制
TiN 夾雜物與基體的彈性模量失配(TiN 彈性模量約為 300 GPa,鋼基體約為 210 GPa)會導致應力集中,尤其在循環載荷下易誘發微裂紋。夾雜物尺寸越大、棱角越尖銳,應力集中系數越高。
關鍵影響參數
尺寸參數:夾雜物等效直徑(Deq)、長徑比(L/D)
分布參數:單位體積夾雜物數量(Nv)、距表面距離(dsurface)
材料參數:鋼的強度級別(如抗拉強度σb)、顯微組織(馬氏體 / 貝氏體含量)
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