駐留疲勞，是指鈦合金在屈服應力低至60%的情況下，疲勞壽命降低，幾起不可控的噴氣式發動機故障均與此有關。長期以來，人們一直觀察到位錯滑移是一種斷斷續續的尺度橋接現象，與地震中看到的類似，但只是在納米尺度上。這導致人們猜測，大的應力爆發可能會促進裂紋擴展。
在此，來自英國帝國理工學院的Felicity F. Worsnop & David Dye等研究者，使用高能X射線衍射顯微鏡在Ti-7Al-O合金中觀察到單個晶粒尺度上的這種應力爆發。相關論文以題為“The influence of alloying on slip intermittency and the implications for dwell fatigue in titanium”發表在Nature Communications上。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41467-022-33437-z
自從最早的位錯原位TEM觀測以來，位錯運動一直被觀察到是間歇性的，在活動爆發之間有很長的等待時間，最近被稱為位錯雪崩。相比之下，大多數時變塑性的宏觀現象學模型都是Zener之后的粘塑性、彈簧和阻尼模型。單晶組合到微結構的晶體塑性有限元模型通常也遵循這種方法，但離散位錯塑性方法允許對單個位錯的間歇性運動進行建模，從而能夠更真實地處理諸如滑移帶與晶界的相互作用等現象。然而，位錯雪崩對該領域材料性能的影響尚未闡明。迄今為止，它一直是一個有趣的科學現象，但沒有明顯的應用。
冷停留疲勞是六方α-鈦的一種現象，在較高的應力下，即使在應力大大低于屈服應力時，也會導致循環壽命減少超過一個數量級。對滯留疲勞的新理解是，它是<a>滑移帶活動的“軟”取向的結果，滑移帶在加工繼承的共同取向區域(稱為宏觀區域)中穿過長易滑移路徑，然后撞擊“硬”取向的滑移定向不好的晶粒，進而導致應力局部化，形成裂紋。α2 Ti3Al是六方α-Ti的上層結構，因此時效是有害的，因為<a>位錯需要成對運動，從而抑制交叉滑移和促進滑移帶的形成。因此，高的Aleq含量也是有害的，這就是為什么第一次在Ti-811和IMI685等合金中觀察到停留疲勞。然而，氧在駐留疲勞中的作用還不是很明確；O在鈦合金中是一種間質固溶體增強劑，但超過2500 ppmw左右的O添加量不利于延展性和疲勞壽命。同時，在O含量較低的情況下，最近的原位TEM觀測和DFT模擬表明，O原子被推離了移動位錯的路徑，形成了無障礙的通道，而且O的添加導致了非常粘性的、高度固定的位錯運動。
高能X射線衍射顯微鏡(HEDM)是近十年發展起來的一項技術，它可以通過單個晶粒的衍射光斑的反投影和反褶積來重建O(1 mm3)體積中O(50 μm)晶粒的位置和彈性應變狀態。在研究變形材料的再結晶和晶粒平均應力張量方面，主要的應用是結合層析成像方法的近場晶粒形狀重建。該技術產生大量的數據，這本身就是應用的一個重大障礙。一個特殊的問題是在疲勞和裂紋萌生方面的應用，因為與工程構件的應力體積相比，所研究的體積較小。實驗上，利用微柱壓縮和聲發射光譜研究了顆粒內滑移的間歇性。為了闡明位錯雪崩在工程環境中的含義，需要一種能夠捕捉真實微觀結構行為的介觀方法。
