疲惫功用是承重部件和结构的最重要特性之一。众所周知，疲惫裂纹扩展（FCG）由应力规模平和均应力决议。塑性引起的裂纹闭合和剩余应力被认为是疲惫过载推迟现象的根本原因。资料科学家长时间尽力寻求在不显着下降延展性和耐性的状况下增强资料的办法，可是这些规划一般互相对立。纳米晶资料因为其极高的强度，疲惫寿数和耐磨性而遭到重视。这些优胜的功用引起了人们对各种结构和功用运用的极大爱好（例如在航空航天，运送，医疗设备等职业中）。可是，尽管对纳米晶体资料的疲惫裂纹扩展已有一些研讨，可是关于纳米晶资料疲惫过载行为的报导很少。

  试验过程中运用的三种不同晶粒尺度Ni分别为NC-Ni（晶粒尺度约为30nm）、UFG-Ni（约360nm）和CG-Ni（约30μm）。研讨之后发现除NC-Ni外，其他尺度Ni样品的FCG速率在过载后不会当即推迟，在某些状况下，乃至观察到FCG速率的瞬时加快。因为NC试样的强度十分高，因而过载无法发生足够大的塑性变形，这在某种程度上预示着塑性诱导的裂纹闭合和剩余应力效应得到了很大程度的按捺。

  因为晶粒尺度很小，资料变得更难变形，这减小了塑性拉伸和弹性变形之间的形状失配。细微的晶粒不只增加了资料的强度，而且减小了裂纹途径的弯曲度和开裂外表的粗糙度。因而，纳米晶样品的晶粒尺度最小，而且受推迟机制的影响最小。

  另一个发现是晶粒尺度在资料的疲惫过载行为中起及其重要的作用。强化资料的晶粒细化会下降过载带来的可塑性。CG-Ni的推迟间隔略大于由过载引起的单调塑性区，而NC-Ni的推迟长度显着小于其过载的向前塑性区。因为晶粒粗化（特别是在高应变或高应力下），塑性变形引起的闭合是因为裂纹顶级周围单谐和周期性塑性变形的协同作用所造成的。正向变形增大，而反向变形减小闭合载荷，然后减小闭合作用。关于NC和UFG状况，因为周期性软化，反向变形在过载之后变得更显着。因而，就过载塑料区的推迟间隔而言，与硬化资料比较，环状软化资料的闭合作用更小。

  本文体系地研讨了晶粒细化对裂纹扩展的影响，并为新资料的规划供给了新的思路，例如具有从纳米级到微米级梯度的梯度金属资料。纳米层供给高强度并具有抗裂纹和耐磨性，而粗晶粒层则有助于进步延展性和抗裂纹扩展性。总的来说，与晶粒大小单一的资料比较，这种分层结构能够显示出高强度和高耐性的优异组合。（文：破风）