在工程应用中，有些材料和结构在生产出来后会放置一段时间再进行使用，这段时间便会产生自然时效，而该因素对材料疲劳性能的影响有待研究。

　　中国科学院力学研究所魏宇杰研究员科研团队针对自然时效对GCr15轴承钢超高周疲劳行为的影响展开实验研究。研究发现经过10000小时的自然时效，GCr15轴承钢超高周疲劳寿命更长了(图12a所示)。光学显微镜对初始状态和自然时效后材料微结构的观察发现(图12b和12c所示)，经过自然时效后的微结构中沉淀出更多颗粒状碳化物，该沉淀硬化效应既能强化GCr15轴承钢，又能抑制裂纹的萌生和扩展，从而延长该材料的超高周疲劳寿命。

　　对于GC15轴承钢在使用中承受的变幅循环载荷的影响，我们研究发现一旦目标应力幅值在疲劳裂纹萌生和初期扩展阶段造成的损伤或裂纹足够大，随后低载循环也会促进损伤发展或者裂纹扩展，最终降低材料在目标应力幅下的疲劳寿命。此外，少量高载循环可加速裂纹的萌生和扩展，并降低目标应力幅下的疲劳寿命。

　　研究结果发表在《Theor. Appl. Fract. Mech.》，第一作者是中科院力学所研究生李根，通讯作者是孙成奇研究员。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.tafmec.2022.103360。

图12：(a)初始试样与自然时效后试样的S-N数据; (b)和(c)初始状态和自然时效后的微结构。