综述-铝合金疲劳及断口分析
铝合金搅拌摩擦焊接头疲劳断裂行为分析_曹丽杰
fatigue crack growth
1991 年 TWI 发明的搅拌摩擦焊接 （ friction stir welding，简称 FSW） 技术主要用于高强铝合金的焊
FSW 为固相连接，焊缝中沉淀相大小和聚集程 度影响 FCGRS 和 ΔKth。沉淀相的聚集、滑移逆转和 裂纹偏向提高 ΔKth。对于未时效状态，沉淀相为聚 集态，内部含有微小的 GP 区，裂纹扩展阻力大，ΔKth 也高。疲劳循 环 时 由 于 位 错 对 聚 集 相 的 剪 切，导 致 反向滑移程度增高，循环塑性好。过时效状态下，反 向滑移程度低，大块的非聚集的沉淀相钉扎住位错， 阻止位错反转，循环塑 性 低。因 此，在 过 时 效 状 态 下，或者存在粗大沉淀相时，FCGRS 会增大。此外， 未时效状态下疲劳裂纹的闭合程度大于过时效状态 的 ，其 FCGRS 低于后者的。
低，虽然可以得到良好的焊接接头，但是焊缝底部金
属塑化程度不够，容易出现“吻接”缺陷。
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2010，Vol． 38，№11
3 铝合金 FSW 接头的疲劳裂纹扩展 速 率 FCGRS （ Fatigue crack growth rates） 和门槛值 ΔKth
为获得缺陷状态下接头的疲劳行为，应用断裂 力学把疲劳 设 计 建 立 在 本 身 存 在 缺 陷 的 基 础 上，按 照裂纹在循环载荷下的扩展规律，估算结构寿命，是 保证结构安全工作的重要途径，同时，也是对传统疲 劳试验分析方法的一个重要补充和发展［9］。FCGRS 是决 定 构 件 疲 劳 行 为 的 一 个 重 要 特 征 参 量，影 响 FSW 接头 FCGRS 的因素有微结构和残余应力、表面 处理方法等。 3． 1 微结构和残余应力对 FCGRS 和 ΔKth的影响
铝合金构件拉伸与疲劳断裂分析
疲劳裂 纹 引起 的断裂 是飞 机 结构 中一个 最 引人 一 个 多裂 纹结 构 。受 疲 劳载 荷 的 构 件 ，裂 纹应 萌生
（４×２—２×１／２×２×１．２）＝ １６．８ｒ ａｍ２。连接 板 在
铆 孔处 的净 截面 积为 Ｓ ＝ Ｓ总 一Ｓ铆孔 ＝ ９６—１６．８
＝ ７９．２ｍｍ２。铆 孔处 材料所 受平 均应 力 ｄ平均＝９６× ２１０／７９．２＝２５４．５ＭＰａ。而 根 据 试 验 的 测 量 结 果 ， ＬＹ１２ＣＺ铝 合 金 的 抗 拉 强 度 为 ４４７．８８ ＭＰａ，大 于
另一方面在点蚀孔底从沿晶发展的初始裂纹进一步扩展成几条较大的穿晶裂纹随着裂纹的扩展在裂纹尖端处应力继续增大和集中裂纹不断发展在主要受力学因素控制下裂纹向点蚀孔两侧及孔底同时迅速扩展但由于裂纹在厚度方向和轧向上受到的载荷不同在宏观上表现为椭圆形直到与其他裂纹汇合最终导致构件失稳断裂
维普资讯
注 目的课 题 ，在 飞机 的起 飞和 着路 过程 中 ，机体 的主 于 最 大应力集 中点 ，从构件 的 断裂方 式 可以看 出 ，构
要 结构 部件承 受 着 交变 载 荷 … 。在 静 强 度分 析 中 ， 可以根 据构件 所能 承受 的最 大载 荷来判 断其静 强度 是 否足 够 ，而疲 劳破 坏是 一个 累计 损伤 的过程 ，必须
摘 要 ：在应力控制下 ，分析带有涂层的 ＬＹ１２ＣＺ铝合金构件疲劳 断裂方式。结果表 明，拉伸断裂和疲 劳断裂位 置和方式是 完 全 不 同 的 。 疲 劳是 在 各 个铆 孔 处 均 有 裂 纹 萌 生 ，但 其 中有 一 处 发 展 为 主 裂 纹 。扩展 距 离 较 长 。最 后 与 其 他 裂 纹 汇合 ．最 终 导 致 在 铆孔位置疲劳断裂 。而拉 伸时是 铆钉剪切断裂 ，铆孔完 整，无破坏迹象。
2024铝合金振动疲劳特性及断口分析
２ ０１ ３年 ８月
航
空
材
料
学
报
Ｖｏ １ ． ３ ３，Ｎｏ ． ４
Ａｕ ｇ ｕｓ ｔ ２ ０１ ３
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＥ ＲＯＮＡＵ Ｔ Ｉ Ｃ ＡＬ ＭＡＴ Ｅ ＲＩ ＡＬ Ｓ
２ ０ ２ ４铝 合 金 振 动 疲 劳 特 性 及 断 口分 析
初 始 应 力 幅 值 下 的振 动 疲 劳 寿 命 。利 用 体 式 显 微 镜 及 扫 描 电镜 对 疲 劳 断 口进 行 微 观分 析 。 结 果 表 明 ： 初 始 应 力 相
同时 ， 处 于 共振 状 态 的悬 臂 梁 振 动 疲 劳 寿命 最 长 ， 瞬 断 区面 积 最 小 。微 观 分 析 表 明 ， 疲 劳 裂 纹 源 萌 生 于 材 料 表 面 的 最大应力 区 ， 在裂纹源区有明显的放射状条纹 、 贝壳线和大量刻面 ； 在疲 劳 裂 纹 扩 展 区 ， 除疲劳条带外 ， 还 观 察 到 大 量 的二 次 疲 劳 裂 纹 ； 疲劳瞬断区则由大量韧窝构成 ， 表 现 出典 型 的 韧 性 断 裂 特 征 。 微 观 分 析 可 知 合 金 内强 化 相 颗 粒 对 疲 劳裂 纹扩 展 有 明显 的 阻 碍作 用 。 关键词 ： ２ ０ ２ ４铝 合 金 ； 振动疲劳 ； 固有频率 ； 疲劳断 口
的抗 振 动断裂性 能 ； 陈 国平 等分 析 了梁 结 构振 动 疲 劳过 程 中 ， 呼 吸式 疲 劳 裂 纹 的扩 展 特 性 ； 李 静
等 系统 研究 了某 型航空 发动 机叶 片 的振 动疲 劳寿命
问题 。在疲 劳寿命 预 估 方 面 ， 施 荣 明等 研 究 了振
研究了 Ｔ Ｃ ６钛 合金 组织 对 振 动疲 劳 的影 响¨ ， 蔡 建
分析铸造Al合金热疲劳开裂的形成机理及对策
分析铸造Al合金热疲劳开裂的形成机理及对策铸造Al合金热疲劳开裂是一种严重的质量问题，对于铸件的可靠性和使用寿命具有重大影响。
本文将分析铸造Al合金热疲劳开裂的形成机理，并提出相应的对策。
一、铸造Al合金热疲劳开裂的形成机理铸造Al合金在高温下容易发生热疲劳开裂，其形成机理主要包括以下几个方面：1.热应力效应：在高温下，铸件内部由于温度梯度和热膨胀不均等原因，会产生较大的热应力，导致铸件出现应力集中区域。
当热应力超过铸件材料的承载能力时，就会引起裂纹的产生和扩展。
2.晶界氧化：在高温下，铸造Al合金晶界处容易发生氧化反应，形成氧化物。
这些氧化物会引起晶界强化和晶界脆化，导致晶界疲劳裂纹的形成和扩展。
3.热疲劳循环加载：在高温下，铸造Al合金受到热循环加载，即温度的周期性升降，这会导致铸件内部的应力不断变化，并最终引起热疲劳开裂。
二、对铸造Al合金热疲劳开裂的对策为了解决铸造Al合金热疲劳开裂的问题，可以采取以下对策措施：1.合理设计铸件结构：在铸件设计过程中，应考虑到热应力的分布情况，避免在铸件中出现应力集中区域。
合理设计铸件结构可以减少热应力的积累，降低开裂的概率。
2.优化铸造工艺参数：在铸造过程中，应优化浇注温度、浇注速度、冷却速率等工艺参数，以减少热应力和晶界氧化的产生。
合理的铸造工艺参数可以改善铸件的热疲劳性能，降低开裂风险。
3.合理选择合金元素：合金元素的添加可以改善铸造Al合金的热疲劳性能。
例如，添加少量的镁元素可以提高铝合金的热塑性和热疲劳强度，降低热疲劳开裂的风险。
4.热处理优化：通过合理的热处理工艺，可以改善铸造Al合金的晶界结构，减少晶界氧化和晶界脆化的发生。
同时，热处理还可以通过调整组织结构，提高材料的抗热疲劳性能。
5.应力消除处理：在铸造Al合金后，可以进行应力消除处理，通过加热和冷却过程调整铸件的内部应力分布，降低开裂的风险。
6.增加铸件表面保护层：在高温环境下，为铸件增加一层保护层，可以减少铸件的氧化反应，延缓晶界氧化的发生。
铝合金疲劳断裂的断口特征
铝合金疲劳断裂的断口特征铝合金，听起来就像是个高大上的词儿，其实它在我们的生活中随处可见。
无论是手机外壳、飞机机身，还是咱们家里的锅碗瓢盆，都可能用到了铝合金。
那么，这东西咋就能用得那么广泛呢？说白了，铝合金轻巧、耐腐蚀又坚固，是个相当“靠谱”的小伙伴。
不过，俗话说“金无足赤”，铝合金也有它的软肋，那就是疲劳断裂。
今天就来唠唠这个事儿，看看铝合金的断口特征，别说，听起来就有点儿悬乎，但其实没那么复杂。
1. 什么是疲劳断裂？简单点儿说，疲劳断裂就是材料在长期受力的情况下，会发生慢慢的“累”，最后彻底崩溃。
想象一下，你连续跑步跑了好几天，膝盖总是压榨、折磨，最后也会跟你闹脾气。
铝合金也是这个道理！这种疲劳可不是一朝一夕的事儿，而是随着时间的推移，材料内部产生一些微小的裂纹，慢慢积累、扩大，最终导致断裂。
1.1 断裂的表现谈起断裂的表面，这可真是高手之作。
铝合金的疲劳断裂，往往先从一个小小的“伤口”开始，随着时间推移，裂纹越长越大，看得人心里发毛。
这种表面上呈现出的颜色和形状，跟我们平常看到的伤口似乎有些像，且裂纹的走向、深度、宽度都有差别。
嗨呀，看到这些特征，真让人不禁感叹，科技背后藏着太多故事呢。
1.2 断口特征的细节从技术角度看，这个断口通常是“一层一层”剥落的。
就像剥洋葱一样，外层炸掉之后，里面的东西也开始“出风头”。
这时候，断裂表面看到的那种粗糙感，标志着疲劳的存在。
而如果是新鲜的断裂，表面光滑得像个镜子，这就是铝合金被突然断裂的结果，嘿嘿，有点儿像一场小型的爆炸，真是让人瞠目结舌。
2. 为什么铝合金会疲劳断裂？哎，生活不易，材料也一样难。
铝合金疲劳断裂，最主要的原因就是各种应力。
不管是咱们日常使用中产生的静态应力，还是偶尔的冲击，时间久了，铝合金就像人一样，受不了的。
尤其在一些高强度环境下，铝合金真的容易变成“脆弱的小白兔”，到最后一触即发，炸成碎片。
2.1 环境因素的干扰别小看了环境因素，温度、湿度甚至是化学物质都能给铝合金带来“小麻烦”。
铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析
摘要：研究了铸造A356-T6铝合金板不同位置处的拉伸性能。
采用扫描电子显微镜和光学显微镜对拉伸断口及断口纵剖面的组织形貌进行了观察分析。
试验结果表明，铸造A356一T6铝合金的拉伸屈服强度随离浇道口平面距离的增加而减小，断裂强度则是先减小然后再增大，而延伸率随高度变化不明显。
铸造A356-T6铝合金的平均屈服强度、断裂强度、延伸率和断面收缩率分别为2l6．64 MPa，224 MPa，1．086％和0．194％。
断口分析表明拉伸断口的表面分布着杂质、孔洞、铸造缩孔和氧化膜等缺陷，断口表面也存在开裂的由碳、氧、铁、镁、铝和硅元素形成的复合粒子。
铸造A356-T6铝合金在拉伸过程中，裂纹萌生于共晶硅粒子与基体结合处，并沿枝晶胞之间的共晶区域进行扩展，当前进的裂纹遇到取向不一致的共晶硅粒子时，裂纹将截断共晶硅粒子。
铸造A356-T6铝合金拉伸断裂方式为沿胞(即穿晶)断裂的准解理断。
关键词：铸造A356铝合金：A1-7％Si-0．4Mg；拉伸性能；断裂机制：断口形貌1 前言铸造铝合金由于具有优异的铸造性能，良好的耐腐蚀性，高的强重比和铸件制造成本低，能够近终成型等特点，在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用[1-4]，其中A1．Si7．Mg(A356)铸造铝合金通常用来制备汽车气缸盖及发动机滑块构件[5]。
铸造铝合金构件的主要问题是存在孔隙、氧化物和非金属夹杂物等缺陷[4]，这些缺陷强烈影响构件的服役性能。
铸造A356铝合金的力学性能取决于构件中相的特性及其分布，缺陷的性质、数量和尺寸。
尽管铸造A356铝合金的力学性能及其疲劳性能得到了广泛的研究[4-9]，但仍然有一些问题有待于进一步研究予以澄清，比如，铸造铝合金在拉伸过程中裂纹的萌生及其扩展的定量分析有待进一步的建立。
在疲劳载荷加载中，短裂纹扩展行为取决于应力状态和组织结构特征，比如，硅粒子和α-Al形态、分布及其大小，缺陷的性质、分布、数量及其大小。
车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究
车体结构铝合金焊接接头疲劳性能研究摘要：铝合金是一种以铝为主要材料，混合其他合金元素的轻金属材料，该材料在工业生产中较为常见。
铝具有较强的可焊性，和塑造性，也具备导电和导热性能，在交通运输中应用较为广泛。
本文以车体结构，铝合金焊接接头疲劳性能为研究内容，对车体结构焊接中，铝合金接头的疲劳性能影响因素进行简单的分析，并着重对焊缝质量的影响因素作了详细的论述，希望对相关行业者有所帮助。
关键词：铝合金；焊接缺陷；焊接接头；疲劳性能引言：因为铝合金材料本身的理化性质、力学特性和工艺特性都很好，因此，在航空领域，工业领域以及交通领域中应用都比较广泛。
铝合金材质较轻，还具备耐腐蚀，耐磨等特点，用这种材料制造车体的主要结构，符合生产需求。
车体结构的焊接过程，会因为材质受到焊接技术，焊接方法以及焊接材料等影响，促使焊接接头的负载发生变化。
根据其焊接接头疲劳性的研究，能够妥善地找出最佳的焊接方法，匹配最合适的焊接技术，以此来完成车体的焊接工作，确保整体车体结构的稳定性。
一、影响铝合金焊接接头的疲劳性能因素分析由于铝合金本身具有轻量化、高密封等优点，在目前阶段，它基本上已经成为汽车，有轨电车等车体制造材料。
然而，由于铝合金具有高热、高膨胀系数等特性，因此，在进行焊接的时候，因为焊接方法和焊接工艺不匹配会发生一定的问题。
在焊接之后，极易出现结构变形，并且变形量很大，这对铝合金车体的生产质量造成了很大的影响。
铝合金焊接过程中会施加一些外力作用，造成接头缺陷，也就是疲劳破坏。
主要包括了裂纹、气孔、未焊透等情况，这些都是影响铝合金抗疲劳性能的重要因素。
气孔缺陷较为常见，因为在金属凝固的过程中，内部的气体没有及时溢出，形成了气孔，分布在焊缝的周围。
气孔存在对于接头的抗疲劳性的影响主要和气孔宏观尺寸有关，当气孔直径小于0.5 mm时，对接头疲劳性的影响不大。
若气孔大于0.8 mm，则疲劳性与余高保持类似，气孔长度为1.2-1.8 mm时，应力较集中，在气孔处发生断裂。
综述-铝合金疲劳及断口分析报告
文献综述（2011级）设计题目铝合金疲劳及断口分析学生姓名胡伟学号*********专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师院系名称材料科学与工程学院2015年4月12日铝合金疲劳及断口分析1 绪论1.1 引言7系铝合金包括Al-Zn-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。
随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。
在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。
现代工业的飞速发展，对7 系铝合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。
但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。
这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。
经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者内部，尤其是内部会产生微观裂纹。
本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。
1.2 7系铝合金的发展历史在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业内应用。
在20世纪30年代初一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。
在此，开发了大量Al-Zn-Mg 系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg 系合金的研究。
德、美、苏、法等国在Al-Zn-Mg-Cu 系合金基础上成功地开发了7075 、B93 和D。
T。
D683 等合金。
目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。
20世纪50年代，德国科学家公布了具有优良焊接性能的合金AlZnMg1 和AlZnMg2，引起了人们对Al-Zn-Mg系合金的重视。
4.疲劳与疲劳断裂解析
3 疲惫断口形貌及其特征
2
25
5 影响疲惫缘由及措施
4、装配与联接效应 装配与联接效应对构件的疲惫寿命有很大的影响。
正确的拧紧力矩可使其疲惫寿命提高5倍以上。简洁消失的问题是，认 为越大的拧紧力对提高联接的牢靠性越有利，使用实践和疲惫试验说明，这 种看法具有很大的片面性。
5．使用环境 环境因素〔低温、高温及腐蚀介质等〕的变化，使材料的疲惫强度显 著降低，往往引起零件过早的发生断裂失效。例如镍铬钢〔0.28％C，11.5 ％ Ni，0.73％Cr〕，淬火并回火状态下在海水中的条件下疲惫强度大约只是 在大气中的疲惫极限的20％。
2
14
1、疲惫裂纹源区 疲惫裂纹源区是疲惫裂纹萌生的策源地，是疲惫破坏的起点， 多处于机件的外表，源区的断口形貌多数状况下比较平坦、光 亮，且呈半圆形或半椭圆形。
由于裂纹在源区内的扩展速率缓慢，裂纹外表受反复挤压、摩 擦次数多，所以其断口较其他两个区更为平坦，比较光亮。在 整个断口上与其他两个区相比，疲惫裂纹源区所占的面积最小 。
相垂直。
大多数的工程金属构件的疲惫失效都是以此种形式进 展的。特殊是体心立方金属及其合金以这种形式破坏的所占 比例更大；上述力学条件在试件的内部裂纹处简洁得到满足 ，但当外表加工比较粗糙或具有较深的缺口、刀痕、蚀坑、 微裂纹等应力集中现象时，正断疲惫裂纹也易在外表产生。
高强度、低塑性的材料、大截面零件、小应力振幅、 低的加载频率及腐蚀、低温条件2均有利于正断疲惫裂纹的萌 6
铝合金解理断口
铝合金解理断口铝合金是一种常见的金属材料，具有较高的强度和良好的耐腐蚀性能。
在工程应用中，铝合金常被用作结构材料，用于制造飞机、汽车、船舶等各种工业产品。
在铝合金的加工和使用过程中，经常会出现断裂现象，即铝合金的断口。
本文将以铝合金解理断口为题，探讨铝合金断口的特点、成因和分析方法。
一、铝合金断口的特点铝合金的断口通常呈现出以下几种特点：1. 断口形状多样：铝合金的断口形状可以是平整的、粗糙的、呈现韧突的或者呈现韧性断裂的样貌。
2. 断口颜色明显：铝合金的断口颜色通常呈现出银白色或者灰黑色，有时也会有一些氧化物的颜色。
3. 断口表面有特征：铝合金的断口表面上常常可以观察到沿晶断裂、穿晶断裂或者韧突的特征。
4. 断口有裂纹：铝合金的断口上通常可以观察到裂纹的存在，有时甚至可以发现一些疲劳裂纹或者应力腐蚀裂纹。
二、铝合金断裂的成因铝合金的断裂通常有以下几个成因：1. 力学性质：铝合金的断裂与其力学性质有关，包括材料的强度、韧性、硬度等特性。
2. 加工工艺：铝合金在加工过程中可能会出现过度加工、变形不均匀、应力集中等问题，导致断裂。
3. 缺陷存在：铝合金中可能存在一些微观或者宏观的缺陷，如夹杂物、气孔、夹层等，这些缺陷会成为断裂的起始点。
4. 应力作用：外界应力的作用也是导致铝合金断裂的原因之一，如拉伸、压缩、弯曲等应力。
三、铝合金断口的分析方法对于铝合金的断口，可以通过以下几种方法进行分析：1. 断口形貌观察：通过显微镜观察铝合金的断口形貌，分析断口的特征，判断断裂类型和断裂机理。
2. 化学分析：通过对铝合金断口的化学成分进行分析，了解铝合金中的杂质含量以及可能存在的元素偏析情况。
3. 组织分析：通过金相显微镜观察铝合金的组织结构，分析晶粒大小、相分布、孪生等组织特征。
4. 断口硬度测试：通过硬度测试仪对铝合金的断口硬度进行测试，判断断裂的韧性和强度。
在进行铝合金断口分析时，需要综合运用以上多种方法，全面了解断口的特点和成因，从而准确判断断裂的原因，为改善铝合金的性能和提高产品质量提供依据。
疲劳断裂的断口特征
疲劳断裂的断口特征疲劳断裂是指材料在反复加载下发生的断裂现象，通常发生在金属材料中。
与静态加载下的断裂不同，疲劳断裂的断口特征具有一些独特的特点。
本文将详细介绍疲劳断裂的断口特征。
1.断口形态：疲劳断裂的断口通常呈现出平面状的特点。
与静态断裂相比，疲劳断裂的断口形态更为平整，几乎没有韧突。
这是因为在疲劳断裂发生时，材料受到反复加载，导致断裂表面的塑性变形局部消失，使断口面显得平滑。
2.断口特征：疲劳断裂的断口通常呈现出沿着材料加载方向的特征。
即在金属材料的拉伸方向上会出现沿着材料加载方向延展的沟槽状断裂面。
这是因为在疲劳断裂过程中，裂纹的扩展方向通常与应力主轴方向（加载方向）垂直。
断口上也常见到横向的细小裂纹。
3.层状纹理：疲劳断裂的断口表面常常呈现出层状纹理。
这是由于疲劳断裂过程中，材料内部的裂纹扩展速度会与外部加载频率一致，导致断口形成沿裂纹扩展方向的“疲劳纹”或称为“疲劳条纹”。
这些纹理一般与材料的晶粒方向垂直，并且逐渐扩展进入材料内部。
4.波纹状断口：疲劳断裂的断口表面通常呈现出波纹状的特征。
这是由于裂纹在扩展过程中会遇到不同的晶粒，在晶粒界面处会发生细小的局部塑性形变，导致断口表面呈现出波浪状。
5. 轭型断口：在一些情况下，疲劳断裂的断口会呈现出轭型（chevron）的特征。
轭型断口是指裂纹扩展迅速并呈现出V字形的形状，类似于牛轭。
这种断口形态通常出现在晶粒细小且均匀的材料中，例如高强度钢。
6.焊缝位置：在焊接结构中，疲劳断裂通常在焊缝附近发生。
这是由于焊接过程中引入了应力集中、晶界腐蚀等因素，导致焊缝附近的材料更容易发生疲劳断裂。
总之，疲劳断裂的断口特征包括平面状的断口形态、沿加载方向的断口特征、层状纹理、波纹状断口、轭型断口等。
这些断口特征能够帮助工程师分析疲劳断裂的原因，并采取相应的措施预防疲劳断裂的发生。
6A02铝合金腐蚀疲劳断口分析
文章 编 号 ： １ ６ ７ ２ — ６ ９ ８ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ２ ８ ５ ０ ５
６ Ａ０ ２铝 合 金 腐 蚀 疲 劳 断 口分 析
李旭 东 ， 穆 志 韬 ，苏 维 国 ，王 玉 刚
（ 海 军 航 空 工 程 学 院 青 岛校 区 ，山东 青 岛 ２ ６ ６ ０ ４ １ ）
摘 要 ：借 助 于扫 描 电 镜 以 及 能谱 分 析 技 术 对 预 腐 蚀 ６ Ａ０ ２铝 合 金 疲 劳 断 口形 貌 进 行 了
研究， 分析 了带有腐 蚀损 伤 的 ６ Ａ０ ２合金 疲 劳 断 口形貌 以及 合金 中的 Ｓ ｉ ， Ｍｇ等元 素 和腐
蚀损 伤对 断裂过 程 的影 响 。结果表 明其 疲 劳 断 口是 以韧 性 为 主 的 多源 性 断 口； 腐 蚀 损 伤
ห้องสมุดไป่ตู้
ｗｉ ｌ ｌ ｍａ ｋｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎｇ ｔ ｈ ａ ｎｄ ｐ ｌ ａ ｓ ｔ ｉ ｃ ｉ ｔ ｙ ｍａ ｔ ｃ ｈ，ｔ ｈｕ ｓ ｉ ｍ ｐｒ ｏ ｖ ｅ ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ｏ ｆ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｆ ａ ｔ ｉ ｇ ｕｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ；ａ ｌ ｕｍｉ ｎｕ ｍ ａ ｌ ｌ ｏ ｙ；ｐｒ ｅ — ｃ ｏ ｒ ｒ ｏｓ ｉ ｏ ｎ；ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙｓ ｉ ｓ
金属材料疲劳与断裂行为的研究与分析
金属材料疲劳与断裂行为的研究与分析引言：金属材料在工程领域中扮演着至关重要的角色，然而，其长期受力与损伤的过程中，金属可能会经历疲劳与断裂行为。
疲劳与断裂是金属材料失效的主要形式之一，对金属材料的可靠性和耐久性提出了严峻的挑战。
因此，深入了解金属材料的疲劳与断裂行为是非常重要的。
本文将从疲劳机制、疲劳寿命预测和断裂行为分析三个方面进行讨论，以便提供关于金属材料疲劳与断裂行为的综合研究与分析。
一、疲劳机制：疲劳是由金属受到交替应力加载后，在相对较小的应力水平下发生的失效过程。
疲劳失效是由汇集的微观损伤逐渐积累形成裂纹并扩展最终导致材料断裂。
金属疲劳过程中的微观损伤主要包括晶体内部的位错累积和裂纹的扩展。
位错的累积导致了晶体结构的畸变，使材料内部出现了一系列的变形和塑性变化。
裂纹的扩展是疲劳过程中的关键步骤，裂纹的扩展速率与应力强度因子和材料的断裂韧性密切相关。
二、疲劳寿命预测：疲劳寿命预测是确定金属材料在一定应力水平下能够承受多少次应力循环才会发生断裂的关键问题。
常见的疲劳寿命预测方法主要包括基于应力和应变的疲劳寿命预测和基于损伤评估的疲劳寿命预测。
基于应力和应变的疲劳寿命预测方法主要根据试验得到的应力和应变历程来计算相应的疲劳寿命。
而基于损伤评估的疲劳寿命预测方法则基于损伤累积理论，将微观损伤累积与宏观疲劳寿命进行关联。
这些方法可以通过模拟疲劳试验、应用损伤累积模型以及进行试验验证，对金属材料的疲劳寿命进行预测。
三、断裂行为分析：金属材料在疲劳过程中的断裂行为对于工程结构的安全和可靠性至关重要。
断裂行为的分析需要考虑到断裂的机制和断裂韧性。
断裂机制主要包括韧突和韧面断裂两种形式。
韧突断裂是由于材料的塑性行为导致断裂过程中发生大量能量的耗散，形成一个粗糙的表面。
而韧面断裂则是由于材料的脆性行为导致断裂过程中几乎没有能量的耗散，形成一个相对平滑的断口。
断裂韧性则是描述材料抵抗断裂的能力。
通常使用断裂韧性指标如塞克斯克曼断裂韧性来评估材料的断裂行为。
A356铝合金显微结构及拉伸断口分析_范宋杰
图 2 场扫描电镜照片 Fig. 2 The photographs of FE2SEM
3. 2 拉伸断口分析 图 3 是本试样的扫描电镜拉伸断口照片 。从拉
伸断口的扫描电镜照片来看 ,断口表面形貌为脆性 断裂和塑性断裂的混合断口 。图 3 (a ,c) 中可以发 现 ,断口表面具有一定的韧窝 ,但是韧窝比较浅和 小 ,铝基体是面心立方结构 ,因此基本上不存在解离 断裂 ,时效铝合金的拉伸断裂形式一般分为三种 ,即 滑移带开裂 、沿晶开裂和韧窝型开裂[6] ,在本试样中 发现其断口表面有很多较为平坦的为准解离面 ,这
1 引 言
A356 系列铝合金是美国于 70 年代研制的一种 铝合金 ,该合金是常用的铸造铝2硅2镁系合金 ,此合 金具有铸造流动性好 、气密性好 、收缩率小和热裂倾 向小 ,经过变质和热处理后 ,具有良好的力学性能 、 物理性能 、耐腐蚀性能和较好的机械加工性能[1 ,2] , 是铸造铝合金中用途最广的合金之一 。共晶硅颗粒 在基体中的分布及形状影响了铸造 A356 铝合金的 机械性能 ,细小球状 、均匀分布的硅颗粒可以提高该
ABSTRACT : The eutectic silico n p hase 、Fe2rich particles and shrinkage defect dist ributed in t he p rimaryα2Al p hase were o bserved by test met hods such as t he optical metallograp hic micro scope and F E2SEM. The characteristic of mi2 cro st ruct ure has been analysed. The tensile f ract ure surface was also observed by SEM. The f ract ure surface shows t he mixed2rupt ure characteristics of quasi2cleavage and dimple. The f ract ure p rocess and mechanism was investiga2 ted. KEY WORDS : A356 alloy ; micro st ruct ure ; tensile f ract ure surface
疲劳断裂过程和断口的特征
疲劳断裂过程和断口的特征
疲劳断裂是材料在反复应用或循环载荷作用下，逐渐累积损伤最终导致破坏的一种现象。
这种断裂过程通常非突发性，而是随着时间推移而缓慢发展。
疲劳断裂的过程大致可以分为三个阶段：裂纹的形成（初始疲劳阶段）、裂纹的扩展以及最终的快速断裂。
1.（裂纹形成阶段：这个阶段发生在材料表面或近表面微小缺陷处，由于循环载荷的作用，这些区域会产生应力集中，并开始形成微裂纹。
这个阶段中，裂纹通常沿着与最大剪切应力方向成45度角的方向扩展，并且裂纹增长速率相对较慢。
2.（裂纹扩展阶段：随着时间的推移和循环次数的增加，裂纹将逐渐扩大。
在宏观上，可以观察到裂纹沿着垂直于施加载荷方向扩展，形成所谓的“疲劳海滩花纹”或“条纹线”，这是由于载荷变化引起的裂纹前进速度不一所致。
此阶段的断口通常比较平坦，有时呈现颗粒状或纤维状特征。
3.（最终断裂阶段：当裂纹达到临界尺寸，剩余截面无法承受应用载荷时，材料将发生快速的断裂。
这个阶段的断口往往呈现出较粗糙的、有剪切唇的特征，这是由于在最后断裂过程中，材料在局部区域经历了较大的塑性变形。
疲劳断口的显著特征包括有起始点或疲劳源区、裂纹扩展区和快速断裂区。
起始点往往是材料表面的缺陷、刻痕或内部夹杂物。
裂纹扩展区可能表现出典型的疲劳辉纹，它们是因裂纹前缘不断前进而在断口面上形成的条带状痕迹。
快速断裂区则显示出过载后的粗糙断口，有时伴有剪切唇。
了解疲劳断裂过程和断口特征对于材料的疲劳寿命预测、结构设计和失效分析具有重要意义。
通过仔细检查断口特征，可以识别出疲劳裂纹的起源，分析裂纹扩展的历史，从而为改进材料性能和预防未来疲劳失败提供依据。
铝合金的热疲劳特性及断裂力学计算分析
其 寿命 作 了解 析评 价 ． 验和 计算 都 表明 ， 相 同应 变 范 围下 ， 试 在 异相 热 疲 劳 寿 命 高 于 同相 ， 与 这
中低碳 钢 等材 料结 果 相 同 ． 另外 ， 计算 值 和试验 吻合 ， 明 ． 说 ，积分 用作 评价 铝合 金热 疲 劳强 度 的
力学 参 量及 所 建 立 的 计 算 方 法 有 效 ． 能 量 角 度 提 出 了 一 个 用 于 描 述 裂 纹 扩 展 能 力 的参 量 从 ３Ｗ， 相 同 ３Ｗ值 下 ， 相热疲 劳 寿 命和 异 相热疲 劳 相等 在 同
表 １ Ｌ ８铝 合 金 机 械 性 能 Ｄ
２ ２ 试 件 结构 ．
试 件结 构 如 图 １ 示 ． 用 带 中 央环 状 缺 口的 圆柱 形 试 件 ， 所 采 目的 是模 拟 缺 口根 部 的 复 杂
应 力 状 态 及 对 裂 纹 扩 展 的 影 响 和 试 件 在 单 向 加 载 下 缺 １ 围 产 生 复 杂 应 力 状 态 ， 且 省 掉 ： ３周 并
展 速 率 为 ｄ ／，． ｎ ｄｖ
２ ３ 试 验 条 件 和 方 法 ． 试 验 是 在 北 京 航 空 材 料 研 究 所 的红 山牌 ｌ ０吨 电 液 伺 服 式 热 疲 劳试 验 机 上 进 行 的 ， 用 采 高频 感 应 加 热 和 压缩 空 气 冷 却 ， 制 方 式 为轴 向应 变 控 制 （ 件 标 定 段 的应 变 范 围称 为 加 载 控 试 应 变 范 围 △ ， ， 变 波 形 为 拉 伸 一 缩 双 振 幅 应 变 波 形 ． 据 热 疲 劳 理 论 … ， 果 加 载 的 温 Ｅ） 应 压 根 如
２ 试 验 材 料 及 方 法
２ １ 试 验 材 料 ．
铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析
铸造A356铝合金的拉伸性能及其断口分析冉广，周敬恩，王永芳(西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安710049)摘要：研究了铸造A356-T6铝合金板不同位置处的拉伸性能。
采用扫描电子显微镜和光学显微镜对拉伸断口及断口纵剖面的组织形貌进行了观察分析。
试验结果表明，铸造A356一T6铝合金的拉伸屈服强度随离浇道口平面距离的增加而减小，断裂强度则是先减小然后再增大，而延伸率随高度变化不明显。
铸造A356-T6铝合金的平均屈服强度、断裂强度、延伸率和断面收缩率分别为2l6．64 MPa，224 MPa，1．086％和0．194％。
断口分析表明拉伸断口的表面分布着杂质、孔洞、铸造缩孔和氧化膜等缺陷，断口表面也存在开裂的由碳、氧、铁、镁、铝和硅元素形成的复合粒子。
铸造A356-T6铝合金在拉伸过程中，裂纹萌生于共晶硅粒子与基体结合处，并沿枝晶胞之间的共晶区域进行扩展，当前进的裂纹遇到取向不一致的共晶硅粒子时，裂纹将截断共晶硅粒子。
铸造A356-T6铝合金拉伸断裂方式为沿胞(即穿晶)断裂的准解理断。
关键词：铸造A356铝合金：A1-7％Si-0．4Mg；拉伸性能；断裂机制：断口形貌中图法分类号：TG 146．2 l 文献标识码：A文章编号：1002一l85X(2006)10一l620—05Abstract：The cast A356 aluminum alloy plate produced by precision sand(chemical bonded)process was heat treated by T6 technology． Tensile properties in diferent locations of cast A356-T6 aluminum alloy plate were studied．The fractography and its longitudinal surface were examined and analyzed by optical microscope(OM)，scanning electric microscope(SEM)and energy spectrum analysis(ESA)．The results show that the yield strength of cast A356-T6 aluminum alloy decreases with increasing of the distance from the inner gate plane， but the tensile strength firstly decreases and then increases with increasing of the distance．The elongation variation with the distance is not obvious．The average values of yield strength(o-0 2)，tensile strength(o-b)，elongation( and reduction in area (％)of A356-T6 alloy are 2 1 6．64 M Pa，224 M Pa，1．086％ and 0．1 94％，respectively．The inclusions，pores，shrinkage porosities and oxide film were observed in fracture surface．And the fracture particle combined by C，O，Fe，M g，AI and Si elements was also observed in some tensile fracture surface．During the tensile testing，the cracks initiated from the interface between eutectic silicon and aluminum matrix，and propagated along eutectic region around the dendritic cel1．The tensile fracture m echanism of cast A356-T6 aluminum alloy is quasi-cleavage feature of trangranular model(along the cell fracture)．Key words：cast A356 aluminum alloy；AI-7％Si-0．4M g；tensile properties；fracture mechanism；fractography1前言铸造铝合金由于具有优异的铸造性能，良好的耐腐蚀性，高的强重比和铸件制造成本低，能够近终成型等特点，在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用[1-4]，其中A1．Si7．Mg(A356)铸造铝合金通常用来制备汽车气缸盖及发动机滑块构件[5]。
金属疲劳破坏机理及断口分析
第二阶段---裂纹扩展方向和主应力垂直。
这一阶段裂纹扩展的途径是穿晶的，其扩展 速率较快，每一应力循环大约为微米数量级。 电子显微镜断口分析中能看到一些疲劳辉纹 （疲劳条纹）。这种疲劳辉纹是判断零件是 否疲劳断裂的有力依据。
疲劳辉纹分为塑性辉纹、脆性辉纹和微坑辉 纹等几种。
（1）塑性辉纹的形成过程，如图16所示。
脆性辉纹的主要特点：与塑性辉纹相比，它的扩展 不是塑性变形而是解理断裂。因此，断口上有细小 的晶面，它是裂纹尖端发生解理断裂时形成的解理 平面，这些解理平面常常有解理断口的特点，即有 河流花样。但同时裂纹尖端又有塑性钝化，因之这 又形成了辉纹的特征。故在脆性辉纹中常常看到有 弧线的辉纹，还有和裂纹扩展方向一致的河流花样， 河流花样的放射线和辉纹相交，相互近似垂直，如 图23所示。
34 3800×
图33铁的舌状花样，箭头表示裂纹 扩展方向，复型4400×
复 型铁
的 舌 状 花 样 相 配 观 察 照
2 解理台阶及河流花样形成原因 （1）解理裂纹与螺型位错交截形成台阶。
图35解理裂纹与螺型位错交截而形 成一个b高低的台阶
图36台阶形成过程的简化图
（2）河流花样
当裂纹扩展时，同号台阶汇合成较大的台阶， 而较大的台阶又汇合成更大的台阶，其结果 就形成河流花样。
图12 疲劳第一阶 段形成的细滑移 线
图13 滑移线的发 图14 平行二面上
展
两列异号位错相
消形成空洞
用位错理论解释疲劳裂纹的形成：
第一阶段，在交变载荷作用下，金属表面上发现有均匀分布的细滑移线，如图 12所示。
第二阶段主要表现为滑移带交宽，以致形成“驻留滑移带”。如图13位错模型 来解释。
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文献综述（2011级）设计题目铝合金疲劳及断口分析学生胡伟学号201111514专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师院系名称材料科学与工程学院2015年4月12日铝合金疲劳及断口分析1 绪论1.1 引言7系铝合金包括Al-Zn-Mg 系和Al-Zn-Mg-Cu 系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。
随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。
在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。
现代工业的飞速发展，对7 系铝合金的强度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。
但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。
这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。
经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者部，尤其是部会产生微观裂纹。
本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。
1.2 7系铝合金的发展历史在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业应用。
在20世纪30年代初一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。
在此，开发了大量Al-Zn-Mg 系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg 系合金的研究。
德、美、、法等国在Al-Zn-Mg-Cu 系合金基础上成功地开发了7075 、B93 和D。
T。
D683 等合金。
目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。
20世纪50年代，德国科学家公布了具有优良焊接性能的合金AlZnMg1 和AlZnMg2，引起了人们对Al-Zn-Mg系合金的重视。
在此段时间，美国学者在AlZnMg1 合金的基础上，加入了Zr、Mn、Cr 等元素，研制出了7004和7005合金，具有优良焊接性和抗应力腐蚀性能，广泛应用于焊接行业。
唯一不足的是，工艺性能较差。
日本科学家尝试降低合金中Mg含量，提高Zn/Mg值，研制出了ZK60和ZK61合金，使合金的焊接性和工艺性能提高，但是降低了很大的强度。
同时期，前联也研制出了1915、1933合金，强度也是偏低。
为了克服强度低的缺点，20世纪70年代又研制出7020合金，具有高强度，焊接性好的性能。
以后，人们把注意力集中在了Al-Zn-Mg 系铝合金上。
20世纪80年代初，美国科学家先后在7075合金的基础上，为了解决实际生产中抗应力腐蚀敏感性较高的问题，以及满足某些特殊需要，调整了部分合金元素的含量，发展了许多新型合金。
相比之下，国对7系铝合金的研究起步较晚，在20实际80年代，由东北和研究院研制Al-Zn-Mg 系铝合金。
目前主要有7050、7075、7175等合金产品。
20 世纪90 年代中期，航空材料研究所采用常规半连续铸造法试制出7A55 超高强铝合金，近几年又研制出强度更高的7A60 合金。
而在Al2Zn2Mg 系铝合金的研制上，国基本都是仿制，很少自行开发。
1.3 铝合金疲劳的分类1.3.1 疲劳的定义疲劳断裂是由于交变载荷、应力下引起的延时断裂，其断裂应力水平往往低于材料的抗拉强度σb，有时甚至低于屈服强度σs。
一般情况下，疲劳破坏不发生明显的塑性变形，其变形主要是脆性断裂，是一种没有预兆、十分危险的破坏形式，难以检测、预防。
铝合金的疲劳，按疲劳破坏原因可分为三类：热疲劳、腐蚀疲劳和机械疲劳。
1.3.2热疲劳铝合金的热疲劳是在交变应力和热应力共同作用下产生的疲劳破坏。
外部约束和部约束是产生热疲劳的两个必要条件，外部约束即阻碍材料自由膨胀，部约束即产生温度梯度，使材料膨胀，但由于约束从而产生热应力与热应变，经过一定的循环次数，导致裂纹的萌生、扩展。
文孝等研究了LD8铝合金的同相和异相热疲劳特性，应用弹塑性断裂力学方法对不同状态下热疲劳寿命进行了探讨。
1.3.3腐蚀疲劳长期在化工行业使用或者海水中使用的金属材料，处于腐蚀的环境中，此外还承受交变载荷作用，与正常环境下的金属材料相比，腐蚀性环境和交变载荷同时作用，会显著降低材料的疲劳性能，从而产生构件的破坏，以至于最终断裂。
宫玉辉等研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响，发现腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用，但不同环境腐蚀和不同温度对材料的低周疲劳性能影响不大。
王成等将不同浓度硅酸钠添加到铝合金中，发现其可以抑制铝合金的点蚀、减少裂纹源，提高铝合金在氯化钠溶液中抗点蚀的能力及腐蚀疲劳寿命，但对铝合金的腐蚀疲劳裂纹的扩展无法抑制。
1.3.4机械疲劳机械零部件在外加应力或者应变作用下将会产生机械疲劳，经长时间工作后，即使所受应力小于材料屈服点，仍然会产生裂纹，或者产生断裂。
在循环应力水平较低时，弹性应变起主导作用，此时疲劳寿命较长，称之为高周疲劳，也称应力疲劳；在循环应力水平较高时，塑性应变起主导作用，此时疲劳寿命较短，称之为低周疲劳，也称塑性疲劳。
睿等对2024-T3铝合金孔板进行了高低周复合疲劳试验，研究发现随着高低周循环次数增大，复合疲劳寿命有显著的降低，并建立了高低周循环次数和应力幅比与高低周复合疲劳寿命之间的关系式，但其只考虑了载荷循环次数对疲劳的影响，没有全面综合其他影响疲劳寿命的因素。
1.4 疲劳破坏过程及机理金属设备疲劳过程的开始，即疲劳裂纹的萌生称为疲劳源。
疲劳源是材料微观组织永久损伤的核心，当裂纹开始萌生后，逐渐长大并与其它裂纹合并，然后形成肉眼可见的宏观裂纹，称为主裂纹，此时裂纹萌生阶段结束。
之后，进入裂纹扩展阶段，首先开始稳定扩展，裂纹达到临街尺寸后，随着进一步的交变应力、应变作用下，金属材料无法承受，裂纹开始突然间失稳，材料瞬间产生破坏，发生断裂。
简而言之，疲劳破坏过程分为：裂纹萌生，裂纹扩展和失稳断裂三个阶段。
每个阶段具体如下：裂纹萌生：由于应力集中，疲劳裂纹首先起源于材料部微观结构最薄弱的额区域，或者应力较高的区域。
裂纹萌生初期，长度小于0。
05mm~0。
1mm，此裂纹称为疲劳裂纹核。
随着疲劳进行，微观裂纹逐渐发展成宏观裂纹，肉眼可见。
铝合金材料疲劳裂纹萌生主要部位有滑移带、晶界、相界面三种裂纹扩展：疲劳裂纹萌生结束后，将进入裂纹扩展阶段。
此阶段又分为两个部分，首先是裂纹沿主滑移系，以纯剪切方式向扩展，扩展速率极低，其延伸围在几个晶粒长度之间。
其次，在晶界的阻碍作用下，使扩展方向逐渐垂直于主应力即拉应力方向，并形成疲劳条纹或称为疲劳辉纹，一条辉纹就是一次循环的结果。
第一阶段的裂纹扩展速度慢，长度小，所以该阶段的形貌特征并不明显。
而第二阶段的穿晶扩展，其扩展速率随循环周次增加而增大，扩展程度也较为明显，多数材料的第二阶段可用电子显微镜观察到疲劳条纹，有些甚至能用肉眼观察到。
不同材料的疲劳条纹各不相同，形貌也是种类繁多，有与裂纹扩展方向垂直略呈弯曲并相互行的沟槽状花样，有断口比较平滑而且分布有贝纹或海滩花样，有时则呈现以源区为中心的放射线，疲劳条纹是疲劳断口最有代表性的特征。
一般情况下，疲劳裂纹扩展区在整个断口所占面积较大。
疲劳裂纹扩展阶段是材料整个疲劳寿命的主要组成部分。
不同铝合金材料裂纹扩展的两个阶段也有不同的寿命，在材料表面光滑试件中，第一阶段的扩展时间占整个疲劳寿命的绝大部分；而在有缺口的试件中，第一阶段几乎可以忽略，第二阶段的传播是整个疲劳裂纹扩展的寿命。
裂纹失稳：疲劳裂纹扩展到一定长度即临界长度时，材料表面不足以承受外部载荷，在下一次加载中将发生失稳扩展，导致快速断裂。
这一阶段是构件寿命的最后阶段，失稳扩展到断裂这一短暂过程对于构件寿命的贡献是可以忽略的，裂纹最后失稳快速扩展所形成的断口区域称为瞬断区，材料性质不同，断口相貌也截然不同。
1.5 疲劳寿命的影响因素1.5.1材料因疲劳特性与合金成分有关，成分决定了合金组织以及强化效果；同时，合金的显微组织也冶金过程中的缺陷也对合金疲劳有很大程度的影响，裂纹源可能由夹杂物，晶粒大小，晶粒偏析，晶界疏松引起。
涛等研究了Al-Si系铸造铝合金疲劳性能，发现铸造过程难以避免的孔洞及Si颗粒大小、形貌均对铸造铝合金材料疲劳裂纹的萌生有重要影响；Zhai[7]通过对铝锂合金疲劳性能各向异性的研究发现，在轧制方向强度低，疲劳性能也最差，疲劳裂纹多沿方向萌生，而在厚度方向强度较高，鲜见裂纹的萌生，疲劳性能也自然最佳；时效处理是改善铝合金性能的有效途径，由于其改变了合金微观组织结构，自然也对合金疲劳特性影响颇大；Sharma等通过对不同时效处理后的AA 2219 铝合金进行疲劳试验，结果表明自然时效及欠时效处理后的合金疲劳性能较好，鲜见疲劳裂纹的萌生；而峰时效和过时效处理后的合金，其多出萌生疲劳裂纹切裂纹扩展速率较高，疲劳性能不佳。
1.5.2构件状态合金的疲劳特性也跟表面粗糙度、材料尺寸、几何形状。
表面凹凸。
壁厚均匀性有关。
Suraratchai等对影响铝合金疲劳寿命的因素进行了研究，其对合金表面粗糙度进行了有限元分析，结果表明由于材料表面凹凸不平而引起的应力集中，是损害疲劳寿命的源头；肖骥研究了7475铝合金板材的疲劳性能，在疲劳试验中表现最好的T-L平面上的试件进行了喷丸处理，结果发现，经过喷丸处理之后，并不是一定提高了试件的疲劳强度，在喷丸处理的过程中，在引入残余压应力的同时，也破坏了试件表面的平整度。
残余压应力将提高试件的疲劳强度，而过高的粗糙度，将使试件表面很容易成为裂纹源。
1.5.3工作条件载荷的大小和加载方式及加载频率是合金材料疲劳寿命的决定性因素。
岗等研究了2E12铝合金在不同应力水平下的疲劳性能及疲劳裂纹扩展速率，结果表明缺口的存在降低了疲劳强度，随着应力比的提高，疲劳强度也大幅度改善；蹇海根等通过金相、电镜扫描显微技术对比了不同应力下铝合金的疲劳断口显微组织，发现疲劳裂纹萌生处与材料表面的距离随加载应力升高而减小，加载应力越高，疲劳源区面积越小，裂纹扩展区的疲劳辉纹间距越大，且随着应力的增大，断口上疲劳裂纹扩展区的面积减小，瞬断区的面积增大。
同时材料寿命也受工作环境如温度、周边介质等因素影响。
Gasqueres等[13]通过对AA 2024铝合金疲劳裂纹扩展规律的研究发现，正常室温下，疲劳裂纹扩展进入第二阶段后，将环境温度调至223 K，裂纹长大又转为第一阶段的扩展规律，而且此时裂纹的扩展受到温度和气压的共同影响。
铝合金疲劳特性的影响因素很多，从单一或几个因素的考虑对铝合金材料疲劳寿命进行研究并不准确，建立相应的科学模型，综合考虑所有因素从而精确地预测材料的疲劳寿命是需要进一步深入研究的重点。