莫纳什大学（Monash University）是一所位于澳大利亚墨尔本的公共研究型大学，其工程师进行了一项世界首创的研究，他们已经证明高强度铝合金的疲劳寿命提高了25倍，这对运输制造业来说是一个重大的成果。

根据演示，研究人员声称，高强度铝合金的疲劳性能差是由于被称为“沉淀自由区”（PFZs）的薄弱环节所致。

蒙纳士大学材料科学与工程教授克里斯托弗·哈钦森（Christopher Hutchinson）教授领导了该团队，他能够制造铝合金微结构，该微结构可以在运行时修复薄弱环节（即一种自修复）。

与当前最先进的合金相比，高强度铝合金的使用寿命可以提高25倍。

目前使用的第二种最受欢迎的工程合金是铝合金，与钢相比，它们重量轻(密度的1/3) ，无磁性，并且具有优良的耐腐蚀性。

铝合金对运输应用很重要，因为它们轻，这提高了燃油效率，然而，与具有类似强度的钢相比，铝合金的疲劳性能非常差。

哈钦森教授说: “当使用铝合金运输时，设计必须补偿铝合金的疲劳极限。这意味着使用的材料比制造商希望的要多，结构也比我们希望的要重。”

“所有工程合金故障的百分之八十是由于金属疲劳造成的。疲劳是由交变应力引起的失效，在制造业和工程行业是一个大问题，” 哈钦森教授说。

“想象一下，你手里拿着一个金属回形针，试图把它折断。一个人不能。然而，如果你把它弯曲成一个方向，然后是另一个方向，来回弯曲几次，金属就会断裂。

“这是‘疲劳破坏（failure by fatigue）’ ，对于火车、汽车、卡车和飞机等所有运输应用中使用的材料来说，这都是一个重要的考虑因素。”

疲劳破坏是分阶段进行的。替代应力导致微观可塑性（由于应力而发生永久性变化），并以材料中薄弱环节处可塑性局部化的形式积累损伤。

塑性定位会催化疲劳裂纹。该裂纹扩展并导致最终断裂。

通过使用市售的 AA2024、 AA6061和 AA7050铝合金，研究人员利用了疲劳早期阶段赋予材料的机械能来修复微观结构（PFZ）中的薄弱点。

这强烈地延迟了塑性局部化和疲劳裂纹的发生，提高了疲劳寿命和强度。

哈钦森教授说: “这些发现对于运输制造业意义重大，因为对燃油效率高、轻便耐用的飞机、汽车、卡车和火车的需求持续增长。”

“我们的研究表明，在用于动态载荷应用的铝合金的微观结构设计中发生了概念上的变化。”他说。

“与其设计一个强大的微观结构，并希望它在疲劳加载时尽可能长时间保持稳定，我们认识到微观结构将被动态加载改变，因此，设计了一个起始微观结构(可能具有较低的静态强度) ，这种改变的方式，其疲劳性能得到显著改善。”

”在这方面，对结构进行了训练，并利用训练时间表来治疗本来代表薄弱环节的 PFZs。该方法具有一定的通用性，可应用于其它含有 PFZs 的沉淀硬化合金，疲劳性能是其重要考虑因素

克里斯托弗 · 哈钦森(christopherhutchinson)教授领导了这项名为“训练高强度铝合金抵抗疲劳”的研究。研究的合著者是 Qi Zhang，Dr Yuman Zhu，Dr Xiang Gao 和 Dr Yuxiang Wu (蒙纳士大学材料科学与工程系)。这项工作由澳大利亚研究委员会资助。

（九商云汇编译，来源：AlCircle；原文网址：https://www.alcircle.com/news/monash-university-engineers-reveals-improvements-in-the-fatigue-life-of-high-strength-aluminium-alloys-by-25-times-59361）