随着工业的发展以及对各类材料的需求日益增加,对于材料疲劳的研究也变得越来越迫切。而自疲劳问题开始被研究的100多年以来,研究者以及工程师们也付出了大量的努力并取得了很多卓越的成果,而且对于疲劳裂纹的研究也不再局限于表面以及二维层次,此外近年来飞速发展的CT扫描更是为疲劳裂纹的研究提供了一个全新的视角。本文结合了2A12铝合金疲劳试验及表面裂纹生长行为跟踪观测、工业CT (Computed Tomography)断层扫描、图像滤噪处理技术以及三维重建技术,综合研究了2A12铝合金疲劳裂纹在三维空间内的生长特性。首先对中心处含有环形缺口的2A12铝合金圆柱型试样进行了复杂应力状态下的疲劳试验,试验包括同样尺寸的试件(R4)在不同应变幅值条件(0.30%、0.40%、0.50、0.60%)下的寿命研究,以及载荷条件一致(0.56%)而缺口尺寸分别为R3、R4、R5的试件寿命差异以及裂纹萌生机理与扩展特性对比研究。试验结果表明,当应变幅值为0.50%-0.60%时,裂纹萌生寿命及材料总体寿命均约为数万次循环,便于观察裂纹的生长行为变化。而2A12铝合金在复杂应力条件下的裂纹萌生大多由与基体不相溶的黑色杂质相(FeMn)Al6与其周围晶体组织脱粘或断裂后形成沿晶短裂纹。且在某一个或几个微裂纹萌生并开始扩展后,同时还会伴有其他短裂纹的萌生,且这些短裂纹之间在位置较远时,基本保持独立生长,只有当其中两条或两条以上的裂纹在接近时会出现相互干涉并逐渐合并。还有某些短裂纹在扩展时,受当地滑移带等晶体组织结构的影响,扩展形状呈现出较为明显的锯齿形态,即晶体学裂纹形貌,且随着裂纹的扩展,在显微镜下观察时,裂纹表面附近呈轻微翻出状,沿裂纹走向分布有树权状的损伤形态。为了获得准确的裂纹三维形态及尺寸信息,采用计算机断层扫描技术对试验件进行了扫描,并对其断层图像进行了对比度增强、二值化以及离群滤噪等图像处理。从图像处理效果来看,二值化对于裂纹信息与材料的分离具有很好的效果且便于后续的观察和处理,离群滤噪方法对于试件结构较为简单,而内部裂纹信息分布相对连续的断层图像处理效果也较为理想,且可通过调整其滤噪半径来获得更为清晰的裂纹图像。最后采用matlab软件对处理后的断层图像进行了三维重建,获得了裂纹的三维可视化图像及其尺寸信息,与裂纹实际情况吻合良好。