擠壓AZ31B鎂合金低周疲勞損傷行為研究.pdf

1、在鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域中，承力運(yùn)動(dòng)零件均可能會(huì)因在服役過程中承受交變載荷并常因疲勞而失效，所以深入探究鎂合金在循環(huán)變形下疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展機(jī)制，對(duì)于鎂合金的工業(yè)應(yīng)用有著重要的意義。同時(shí)，孿生作為塑性變形的重要機(jī)制，對(duì)鎂合金特別是強(qiáng)織構(gòu)鎂合金的循環(huán)變形產(chǎn)生的顯著影響已經(jīng)有所報(bào)導(dǎo)，但其對(duì)合金疲勞損傷的影響還沒有被深入分析研究。本文以常見商用強(qiáng)織構(gòu)鎂合金Mg-3Al-Zn(AZ31B)擠壓材為研究對(duì)象，首先通過對(duì)擠壓態(tài)母材預(yù)壓縮的方法制備了含一

2、定初始孿晶的預(yù)壓縮態(tài)合金；然后通過分別進(jìn)行應(yīng)變幅值高于和低于孿晶開動(dòng)應(yīng)變閾值的低周疲勞試驗(yàn)，研究了不同狀態(tài)AZ31B合金在不同應(yīng)變幅值下的循環(huán)變形行為并獲得了低周疲勞壽命；隨后通過采用光學(xué)顯微鏡(OM)，掃描電鏡(SEM)和背散射電子衍射(EBSD)獲得不同壽命階段疲勞試樣的表面損傷形貌，最后從理論上闡釋了強(qiáng)變形織構(gòu)鎂合金的低周疲勞損傷失效機(jī)制。
　　不同狀態(tài)下AZ31B合金的循環(huán)變形研究表明，擠壓態(tài)和6％預(yù)壓縮量AZ31B合金循

3、環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變滯回線表現(xiàn)出很強(qiáng)的不對(duì)稱性，2%預(yù)壓縮量AZ31B合金的滯回線則表現(xiàn)出對(duì)稱性。三種狀態(tài)的合金在1%應(yīng)變幅值時(shí)，擠壓態(tài)合金具有最大的拉伸應(yīng)力幅值，6%預(yù)壓縮合金具有最大的壓縮應(yīng)力幅值；預(yù)制孿晶分?jǐn)?shù)的增加會(huì)改變循環(huán)變形時(shí)拉壓半周的塑性變形機(jī)制，并使得整體循環(huán)應(yīng)力水平不斷降低。而在0.3%應(yīng)變幅值時(shí)，擠壓態(tài)合金具有最大拉伸和壓縮應(yīng)力幅值；兩個(gè)預(yù)壓縮態(tài)合金因少量孿生參與變形，循環(huán)應(yīng)力峰值都有不同程度的下降。
　　低周疲勞壽命研

4、究結(jié)果表明，1%應(yīng)變幅值下擠壓態(tài)、2%預(yù)壓縮量和6%預(yù)壓縮量AZ31B合金的疲勞壽命分別為440周、380周和160周，0.3%應(yīng)變幅值下的疲勞壽命分別為40000周、22000周和14000周。隨著預(yù)制孿晶分?jǐn)?shù)增加，試樣疲勞壽命縮短，可見初始孿晶對(duì)于疲勞性能是不利的。
　　對(duì)于不同預(yù)壓縮量的AZ31B合金疲勞試驗(yàn)后表面形貌觀察的結(jié)果表明，在1%和0.3%應(yīng)變幅值下滑移帶裂紋均為產(chǎn)生各狀態(tài)疲勞損傷的主導(dǎo)機(jī)制。孿晶致引裂紋和晶界裂紋