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本文研究了纯钛表面纳米化后的高周疲劳行为，结果表明：和未表面纳米化的纯钛相比，表面纳米化后纯钛的疲劳寿命明显得到了提高。利用扫描电子显微镜系统研究了纯钛表面纳米化与未表面纳米化的疲劳裂纹萌生和扩展特点。纯钛表面纳米化后的疲劳寿命得到提高主要归因于试样次表面裂纹萌生特点和低的疲劳裂纹扩展速率。根据其显微组织和残余应力分布特点对疲劳裂纹从次表层萌生和低的疲劳裂纹扩展速率的原因进行了分析。特别是试样次表层存在的大量变形孪晶，对疲劳裂纹萌生和扩展都有显著影响，主要表现为：在裂纹萌生阶段孪晶界为裂纹萌生提供了有利形核位置，但是在裂纹扩展阶段孪晶对位错运动的阻碍作用。