弯曲微动疲劳现象广泛存在于现代工业各领域中,例如火车轮轴、火车牵引电机转轴及小齿轮轴、航空发动机和架空电缆等。弯曲微动疲劳可导致关键零部件的失效甚至灾难性事故,但是目前该问题的研究尚少,且不够系统和深入。因此系统研究弯曲微动疲劳的行为和损伤机理,不仅在揭示微动疲劳损伤机理,完善微动摩擦学理论有重要的科学意义,而且在抗弯曲微动疲劳失效的实际应用中具有重要的工程指导意义。本研究在自主设计、研制的高精度弯曲微动疲劳试验机上,采用点和线接触方式,在不同弯曲载荷、法向接触载荷和循环周次下,对316L奥氏体不锈钢、7075铝合金、LZ50钢和17CrNiMo6钢等材料进行了系统的弯曲微动疲劳试验,建立了不同材料的常规和微动疲劳S-N曲线。在此基础上,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)和表面形貌仪等微观分析手段,结合微动疲劳断口分析、微动损伤区分析、剖面分析和显微组织TEM分析,系统研究了四种材料弯曲微动疲劳的损伤机理。获得的主要结论如下：(1)由于微动作用,弯曲微动疲劳寿命大大低于常规疲劳,寿命可能降到常规疲劳的30%,甚至更低。对于弯曲微动疲劳,交变应力对寿命的影响十分显著,应力水平越高,微动疲劳寿命越低,弯曲微动疲劳的S-N曲线呈“C”曲线型。对应C曲线的鼻子为微动运行的混合区,裂纹最容易萌生、扩展,寿命最低；在C曲线下方为部分滑移区,微动损伤较轻微,寿命较长；在C曲线上方为滑移区,该区域内磨损速率高,表面微裂纹核被磨掉,寿命得以延长。(2)微动疲劳的损伤区磨损机制主要表现为磨粒磨损、氧化磨损和剥层,损伤过程可总结为：a)在初始阶段,微动损伤区为环状形态,磨损区域有犁沟和少量氧化物磨屑,没有发现形成微观裂纹,磨损机制为轻微磨粒磨损和氧化磨损；b)随着循环次数的增加,损伤变得严重,出现剥落现象,在此阶段也没有发现表面裂纹和疲劳裂纹萌生,此时磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层；c)随着循环周次的进一步作用,损伤继续加剧,表面倾斜裂纹和剖面微观裂纹均已形成,此时磨损机制仍为磨粒磨损、氧化磨损和剥层；d)次表面疲劳裂纹与接触表面呈一定角度方向扩展,在另一方向与表面倾斜裂纹相连,此时磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层,并伴随着开裂。(3)不同于常规弯曲疲劳,弯曲微动疲劳的裂纹萌生于次表层,裂纹源常伴随杂质颗粒或第二相。影响弯曲微动疲劳过程的主要因素包括：材料性质、交变载荷、接触应力、接触几何、加载速率(频率)等。(4)微动疲劳裂纹的扩展分为三个阶段,即：阶段Ⅰ—裂纹扩展受接触应力控制,扩展方向与接触表面呈一定角度(-60°),主裂纹同时与独立扩展的表面倾斜裂纹沟通；阶段Ⅱ—裂纹扩展受接触应力和疲劳应力共同控制,扩展角度转向垂直接触表面方向；阶段Ⅲ—裂纹扩展仅受疲劳应力控制,扩展行为与常规疲劳一致,其扩展方向垂直于接触表面。(5)微动疲劳的损伤区显微组织和亚结构与材料的原始组织关系密切。TEM分析揭示,显微组织和亚结构的演变分两种类型。对于BCC结构的钢铁材料和高层错能FCC结构的铝合金,在交变应力作用下,微动疲劳裂纹的形核以位错胞变形机制形成,而对于低层错能的奥氏体不锈钢,微动疲劳裂纹的形核以孪生机制进行。