·482 工程科学学报，第40卷，第4期 现出大尺寸的韧窝、撕裂棱和第二相，该区域塑性变 方向及条带方向可以判别裂纹沿板宽方向扩展：图 形较大属于韧性断裂；图6()为典型的韧窝特征， 7(c)区域为解理台阶形貌，出现大量的疲劳条带， 由于断裂时微孔聚合机制形成大的韧窝，同时能观 属于裂纹扩展区：此外可发现此处疲劳条带比较散 察到撕裂棱、韧窝带及从韧窝萌生的二次裂纹存在； 乱，且分布在不同高度不同方向的平面上.图7(d) 板材表面由于微滑移量和挤压的存在使得这些部位 区域靠近接头中心，其呈现出疲劳条带特征，断口表 受到切应力作用，加之材料内部空洞、杂质、第二相 面起伏不平，属于穿晶断裂，还可以看到二次裂纹存 等的存在使得裂纹更易在板材表面形核，形核扩展 在，断面层次清晰；从断面上可以看到黑色物质，这 连接在一起形成微裂纹，在微动力作用下裂纹不断 是裂纹扩展中产生的磨屑氧化后形成的，在裂纹扩 扩展，当裂纹沿垂直与表面的方向扩展到一定深度 展过程中充当磨粒作用.图7()区域接近板材横 后微动力影响变小，这时裂纹扩展的主要动力来自 向边缘，呈现大量的撕裂棱并分布有等轴韧窝，断口 于循环外载荷作用：A区域和E区域均为疲劳最终 呈现静载瞬时断裂特征，可以判定此处为疲劳瞬断 断裂区的微观形貌特征.由TA接头成形可知， 区.由此可判断，该试样的疲劳裂纹从下板A区域 铆钉脚尖与下板内锁区域外侧壁厚较薄，属于接头 附近萌生，沿着板宽方向向C区域扩展，下板在持 的薄弱区域.从五个区域的微观形貌均可观察到撕 续的载荷下产生撕裂最终导致下板完全断裂. 裂棱及微孔洞的存在，呈现韧性断裂特征.得出TA 铆钉断裂为AT接头典型疲劳失效断口特征， 接头在疲劳失效过程中，疲劳裂纹萌生于靠近铆钉 选取聊钉断口进行扫描电镜分析，如图8所示.图8 脚处的板材区域，此处为应力集中区域：疲劳裂纹随 (b)和(c)可以观察到明显的撕裂棱，均呈现出散乱 后沿着板宽方向扩展，随着施加的疲劳载荷向板厚 的参差不齐的疲劳条纹，具有一定的解理河流状特 方向延伸，最终导致下板完全断裂 点，属于疲劳脆性断裂.由于该接头所使用铆钉的 AT接头出现铆钉断裂和下板断裂的混合失效 硬度较大导致其脆性增大，使AT接头发生铆钉断 形式，选取12号试件下板进行断口分析，如图7所 裂失效时表现为瞬间脆断 示.图7(b)呈现出典型的河流花样特征，并分布有 2.4微动磨损机理 一定的早期疲劳条带，此处为疲芳源区形貌；从河流 微动磨损是导致接头疲劳失效的主要原因，自 a (c) B 20 un 204m 20μm 204m 图7AT接头下板断口形貌.(a)断口宏观形貌：(b)A区域放大图：()B区域放大图：(d)C区域放大图：()D区域放大图 Fig.7 Appearance of fracture on the lower sheet of AT joints:(a)macroscopic morphology of the fracture:(b)enlarged Area A:(c)enlarged Area B:(d)enlarged Area C:(e)enlarged Area D工程科学学报，第 40 卷，第 4 期 现出大尺寸的韧窝、撕裂棱和第二相，该区域塑性变 形较大属于韧性断裂; 图 6( f) 为典型的韧窝特征， 由于断裂时微孔聚合机制形成大的韧窝，同时能观 察到撕裂棱、韧窝带及从韧窝萌生的二次裂纹存在; 板材表面由于微滑移量和挤压的存在使得这些部位 受到切应力作用，加之材料内部空洞、杂质、第二相 等的存在使得裂纹更易在板材表面形核，形核扩展 连接在一起形成微裂纹，在微动力作用下裂纹不断 扩展，当裂纹沿垂直与表面的方向扩展到一定深度 后微动力影响变小，这时裂纹扩展的主要动力来自 图 7 AT 接头下板断口形貌 . ( a) 断口宏观形貌; ( b) A 区域放大图; ( c) B 区域放大图; ( d) C 区域放大图; ( e) D 区域放大图 Fig． 7 Appearance of fracture on the lower sheet of AT joints: ( a) macroscopic morphology of the fracture; ( b) enlarged Area A; ( c) enlarged Area B; ( d) enlarged Area C; ( e) enlarged Area D 于循环外载荷作用; A 区域和 E 区域均为疲劳最终 断裂区的微观形貌特征［14］． 由 TA 接头成形可知， 铆钉脚尖与下板内锁区域外侧壁厚较薄，属于接头 的薄弱区域． 从五个区域的微观形貌均可观察到撕 裂棱及微孔洞的存在，呈现韧性断裂特征． 得出 TA 接头在疲劳失效过程中，疲劳裂纹萌生于靠近铆钉 脚处的板材区域，此处为应力集中区域; 疲劳裂纹随 后沿着板宽方向扩展，随着施加的疲劳载荷向板厚 方向延伸，最终导致下板完全断裂． AT 接头出现铆钉断裂和下板断裂的混合失效 形式，选取 12 号试件下板进行断口分析，如图 7 所 示． 图 7( b) 呈现出典型的河流花样特征，并分布有 一定的早期疲劳条带，此处为疲劳源区形貌; 从河流 方向及条带方向可以判别裂纹沿板宽方向扩展; 图 7( c) 区域为解理台阶形貌，出现大量的疲劳条带， 属于裂纹扩展区; 此外可发现此处疲劳条带比较散 乱，且分布在不同高度不同方向的平面上． 图 7( d) 区域靠近接头中心，其呈现出疲劳条带特征，断口表 面起伏不平，属于穿晶断裂，还可以看到二次裂纹存 在，断面层次清晰; 从断面上可以看到黑色物质，这 是裂纹扩展中产生的磨屑氧化后形成的，在裂纹扩 展过程中充当磨粒作用． 图 7( e) 区域接近板材横 向边缘，呈现大量的撕裂棱并分布有等轴韧窝，断口 呈现静载瞬时断裂特征，可以判定此处为疲劳瞬断 区． 由此可判断，该试样的疲劳裂纹从下板 A 区域 附近萌生，沿着板宽方向向 C 区域扩展，下板在持 续的载荷下产生撕裂最终导致下板完全断裂． 铆钉断裂为 AT 接头典型疲劳失效断口特征， 选取铆钉断口进行扫描电镜分析，如图 8 所示． 图 8 ( b) 和( c) 可以观察到明显的撕裂棱，均呈现出散乱 的参差不齐的疲劳条纹，具有一定的解理河流状特 点，属于疲劳脆性断裂． 由于该接头所使用铆钉的 硬度较大导致其脆性增大，使 AT 接头发生铆钉断 裂失效时表现为瞬间脆断． 2. 4 微动磨损机理 微动磨损是导致接头疲劳失效的主要原因，自 · 284 ·