龚政[1]2002年在《镁合金AM50、AZ91的疲劳裂纹扩展行为和高温力学性能的研究》文中进行了进一步梳理本文在查阅大量相关文献基础上，对AZ91、AM50镁合金的疲劳裂纹扩展特性和高温拉伸力学性能进行了一定的研究。借助于扫描电镜和透射电子显微镜，分析了拉伸变形和疲劳断裂的微观机制。 对镁合金的疲劳裂纹扩展特性的研究表明：载荷比r对镁合金AZ91，AM50裂纹扩展行为具有很大的影响。r值越大，裂纹扩展速率越高，疲劳门槛值△K_(th)越小；试样厚度t对镁合金AZ91、AM50稳态裂纹扩展速率的影响没有r值那么明显。试样厚度增大，稳态裂纹扩展速率略有减小。但是，试样厚度影响试样的疲劳寿命和门槛值：试样越厚，疲劳寿命越长，门槛值越大；在试样尺寸和加载条件相同的情况下，AM50的疲劳裂纹扩展速率较AZ91小，疲劳寿命则比AZ91长。载荷比r影响试样的断口形貌：载荷比r越大，对应相同△K值出的断口小平面越多，韧窝越少。裂纹扩展过程当中，两种合金均存在着裂纹闭合效应；塑性诱发的裂纹闭合是镁合金的主要裂纹闭合机制。裂纹闭合效应比AZ91好被认为是AM50试样比AZ91疲劳寿命高的根本原因。由于AM50合金的韧性比AZ91好，形变硬化能力强，k_(op)比AZ91高，△K_(eff)值则比AZ91低，因此AM50合金由塑性诱发的裂纹闭合效应比AZ91大。 对镁合金高温拉伸力学性能研究则表明，温度对镁合金高温力学性能有显着的影响：对所有试样，随温度不断升高，抗拉强度σ_b、屈服强度σ_(0.2)不断降低，延伸率δ则不断升高。在试样拉伸整个变形过程中，存在着应变硬化(形变强化)现象；温度显着影响试样的硬化常数：温度越高，硬化常数越低。 试样中稀土的含量影响试样的力学性能指标σ_b(抗拉强度)、σ_(0.2)和延伸率δ：适量的稀土可显著提高σ_b、σ_(0.2)，并一定程度上提高其延伸率δ，这是因为稀土与镁可形成本身热稳定性非常好的化合物，并且可时效强化。稀土对AM50合金力学性能改善的效果 硕士学位论文 要比 AZgl好，这与基体合金中 Zn的含量有关。由于 AZgl镁合金 中的Zn含量远高于AM50中Zn的含量，而形成了另一种强化相 （MgZfl＊，这种稀土相耐热性能不如 MglZRE被认为是稀土对 AZgl合金力学性能改善的效果要比AM50差的根本原因。
吴必胜[2]2005年在《铸造镁铝合金疲劳与失效行为的实验研究》文中认为随着航天航空及汽车工业轻量化、节能化和环保化的必然趋势,承载交变载荷的镁铝合金构件越来越多的使用,引起了人们对其疲劳性能的研究兴趣。本文主要研究铸造镁铝合金显微疲劳失效行为和断裂机理,考虑各种因素(如微观结构、加载方式、外部环境)对镁铝合金疲劳行为的影响,最后定量地评价了镁铝合金疲劳微小裂纹扩展速率和疲劳寿命。本次研究利用带有高清晰度扫描电子显微镜(SEM)的液压伺服疲劳试验机,分别对铸造 AM50、AM60、AZ91 镁铝合金的光滑和带缺陷(小孔或缺口)试件进行了原位观测疲劳实验。通过拉伸实验及对镁铝合金微观组织的观察发现镁铝合金微观结构对其力学性能有很大的影响。尺寸于 5-50 μm 范围内时,α -Mg晶粒越小、分布越均匀,则合金强度越高;第二相组织( β -Mg_(17)Al_(12)相)体积含量的增加以及网状的空间分布,同时提高了材料的强度和脆性。通过在常、高温下对试件疲劳微小裂纹演化情况的原位观察试验,发现在常温下,由于 β -Mg_(17)Al_(12)相结合强度较低且脆性较强,断裂以沿晶界面为主;在高温下,由于 β -Mg_(17)Al_(12)界面变软, α -Mg晶粒与晶界的变形协调性基本一致,因此,断裂以穿晶为主。微观结构很大程度上影响了微小裂纹的萌生与初始扩展,而外加载荷则决定了微小裂纹的稳态扩展阶段。通过分析知道,随着应力的提高,一对斜孔试件,孔与孔对断裂微小裂纹扩展的路径的影响变大。从断口分析可以知道,镁铝合金的疲劳失效机理有解理断裂、空洞聚集以及混合机理叁种方式。并且在高温下,镁铝合金断裂方式有从解理向准解理转变的趋势。本文还对小孔在循环载荷下对应力分布的影响进行了有限元模拟与分析。本文中一个重要的工作就是通过在高温下对微小裂纹扩展的观察,然后基于微小裂纹扩展规律建立起了疲劳微小裂纹扩展速率及寿命预测公式。实验结果表明,在一定的温度下,微小裂纹扩展速率 dl /dN 是 σ_(max)~n和微小裂纹长度 l的函数,其中指数 n与温度成一定的线性关系。
杨友[3]2007年在《AZ91系列镁合金的高周疲劳行为》文中进行了进一步梳理镁合金由于密度低、比强度高等特点逐渐成为轻合金开发与应用的主要研究对象。本文研究了不同量Ce、Nd、Si、Ca的添加对压铸AZ91合金以及固溶和时效处理对铸造AZ91合金显微组织和室温力学性能的影响,并系统研究了不同铸造成型工艺的AZ91镁合金在应力比R=0.1,循环基数N=107下的高周疲劳行为及断裂微观机制,为拓展镁合金的应用范围提供一定的理论依据。研究结果表明:适量稀土元素Ce、Nd的单独添加和Si、Ca、Ce的混合添加均能细化压铸AZ91镁合金的组织,提高合金的室温拉伸性能和高周疲劳性能,Nd对合金组织和性能的改善作用比Ce更显着一些,而压铸AZ91-1.0%Ce-0.4%Ca合金具有最高的疲劳强度值;同压铸AZ91合金相比,金属型铸造AZ91合金具有粗大的组织和较低的力学性能,对铸造AZ91合金进行固溶和固溶后时效处理可以提高合金的拉伸和疲劳性能;压铸和铸造AZ91系列镁合金的疲劳裂纹都萌生于合金表面或内部的气孔、夹杂或缩松处,除了含Nd压铸合金外,其它合金疲劳裂纹扩展区没有疲劳辉纹存在,试验合金的疲劳瞬断区都具有静拉伸断口的微观特征,分别表现为解理、准解理或准解理加韧窝断裂的混合形式。
韩玉[4]2011年在《Mg-3Al-2Sc合金的疲劳行为研究》文中指出由于稀土镁合金具有高强、耐热、耐蚀性等特点,研究开发添加稀土的高品质变形镁合金具有独特的优势。本文研究了退火处理对挤压态Mg-3Al-2Sc合金显微组织与力学性能的影响,分析了疲劳裂纹萌生扩展行为及微观断裂机制,并与商用轧态AZ31板材比较,探讨了稀土Sc的添加对Mg-3Al-2Sc合金微观组织和疲劳行为的影响。得到的主要研究结果如下:显微组织分析结果表明,Mg-3Al-2Sc合金经热挤压变形后,组织内发生动态和静态再结晶,组织内仍有较大的变形晶粒,第二相主要都分布在细晶区。经再结晶退火后,合金组织明显细化,稀土元素Sc的加入能提高合金再结晶温度。室温拉伸实验表明,Mg-3Al-2Sc合金经完全再结晶退火后,合金的强度有所下降,塑性显着提高。Mg-3Al-2Sc合金完全再结晶退火后表现为准解理断裂;而轧态AZ31镁合金的断口主要表现为解理断裂,表明稀土Sc的添加降低了合金的脆性断裂倾向。疲劳实验结果表明,挤压态和挤压-退火态Mg-3Al-2Sc合金的疲劳断裂寿命随应力幅的增大而减小,疲劳裂纹稳定扩展速率随应力幅的增大而增大,当应力幅为60MPa时,疲劳断裂寿命随应力比的增大而减小,疲劳裂纹稳定扩展速率随应力比的增大而增大。其中,应力幅的影响更显着。再结晶退火降低了Mg-3Al-2Sc合金的疲劳抗力。断口分析表明,挤压态Mg-3Al-2Sc合金的疲劳断裂萌生区和扩展区均主要表现为解理断裂机制,在瞬断区主要表现为准解理和沿晶断裂的复合断裂机制。经再结晶退火后,Mg-3Al-2Sc合金的疲劳断裂萌生区仍表现为解理断裂,而进入到扩展区就逐渐表现出准解理的断裂机制;而在瞬断区,疲劳断裂的韧性倾向增强,低应力幅时主要表现为准解理断裂,高应力幅时主要表现为微孔聚合的断裂机制。在相同的加载条件下,Mg-3Al-2Sc合金和AZ31镁合金的对比实验表明,添加稀土Sc能显着增加Mg-3Al的疲劳抗力。
何宗铃[5]2014年在《半连续铸造Mg-Gd-Zn-Zr合金高周疲劳行为的研究》文中研究指明节能减排是现代汽车发展的重要方向，大型转动结构件（如汽车轮毂、发动机缸体等）轻量化是实现汽车节能减排的重要手段。作为最轻质的金属结构材料，镁合金有望代替铝合金制造汽车轮毂、缸体等结构件，达到减重的效果，从而明显提高燃料效率。Mg-Gd-Zn-Zr合金是新开发的新型稀土镁合金，具有良好的室温力学性能和高温蠕变性能，非常适合用于制备汽车结构件。然而，这些结构件在实际应用过程中会因为塑性累积损伤而发生疲劳失效。因此，疲劳行为的研究是Mg-Gd-Zn-Zr合金工程应用的基础。本文以Mg-Gd-Zn-Zr合金为研究对象，通过半连续铸造工艺制备了Mg96.32Gd2.5Zn1Zr0.18合金，借助OM、SEM、室温拉伸以及高周疲劳实验等研究手段，研究了Mg96.32Gd2.5Zn1Zr0.18合金在不同状态（铸态，T4态：500℃×10h，T6态：500℃×10h+200℃×128h）下的显微组织，室温力学性能和高周疲劳行为。研究结果表明：铸态Mg96.32Gd2.5Zn1Zr0.18合金组织主要由α-Mg基体、晶界处树枝状的共晶(Mg, Zn)3Gd相以及少量的晶内LPSO相组成。经500℃×10h固溶处理之后，14H-LPSO结构的X相在晶内以及晶界处析出。200℃×128h时效处理后，合金析出亚稳的β’相和β1相。随着热处理的进行，合金晶粒明显长大。T4态和T6态合金的平均晶粒尺寸分别是19.3μm和19.7μm，比铸态合金高出59%。热处理能够明显提高Mg96.32Gd2.5Zn1Zr0.18合金的拉伸性能和疲劳强度。与铸态合金相比，T6态合金的屈服强度（172.5MPa）、抗拉强度（274.8MPa）、疲劳强度（130MPa）分别提高了87.8MPa、92MPa和25MPa，但延伸率稍有降低，只有3.3%。铸态、T4态合金和T6态合金的疲劳寿命在S-N曲线上的表现不同。铸态和T4态合金在105-107疲劳寿命跨度内存在寿命空白区（lifegap）。经过时效处理后，该现象消失，表现为T6态合金疲劳寿命在整个寿命跨度上的均匀分布。铸态、T4态和T6态合金的塑性区大小与其平均晶粒尺寸之间的相对大小是导致疲劳寿命空白区的主要原因。热处理对铸造Mg96.32Gd2.5Zn1Zr0.18合金的疲劳裂纹萌生和扩展行为的影响较小。从宏观上看，铸态、T4态和T6态合金的疲劳断口都包括疲劳裂纹萌生区（Region1）、疲劳裂纹扩展区（Region2）以及瞬时断裂区（Region3）。铸态、T4态和T6态叁个合金的疲劳裂纹都萌生于氧化物处，裂纹扩展方式都是由穿晶模式（Region1和Region2）过渡到沿晶模式（Region3）。在所有合金的断面上都观察到一些独特的“台阶”。这些台阶的形成机理尚未清楚，推测其可能是LPSO相与位错的交互作用而引起的。经过疲劳试验后，T4态合金表面出现滑移带，其密度低于铸态合金。T6态合金表面上未观察到任何滑移痕迹。
张红霞[6]2010年在《AZ31B镁合金及其TIG焊焊接接头疲劳断裂行为及评定研究》文中研究指明镁合金具有轻质高强,易于回收等一系列优点,被誉为“21世纪绿色金属结构材料”,其最具发展前途的应用领域是“陆、海、空、天”等交通运载装备,这些结构离开焊接技术的支持是无法完成的。资料表明,70%～90%的焊接结构失效是焊接接头在动载负荷作用下造成的,镁合金及其焊接接头中裂纹的启裂和扩展对焊接结构的疲劳性能及疲劳寿命产生较大的影响,而其失稳断裂临界裂纹尺寸又决定了材料或结构的疲劳寿命。因此,研究镁合金及其焊接接头的疲劳性能、裂纹扩展速率,对疲劳性能进行评定,具有重要的理论意义和应用价值。本研究针对AZ31B镁合金及其焊接接头疲劳性能、裂纹扩展速率及断裂韧度进行研究,利用OM和SEM等手段对材料的组织、裂纹扩展行为及断口进行分析；采用疲劳裂纹扩展理论(Parise公式)对疲劳寿命进行预测；利用临界距离法和热点应力法对不同形式的焊接接头进行疲劳评定；分析了织构对疲劳性能和裂纹扩展速率的影响。研究认为,在2×106循环次数下,AZ31B镁合金母材的疲劳强度为66.72 MPa,对接、横向十字、纵向非承载十字和侧面连接接头的疲劳强度分别为39.00 MPa,24.38 MPa,32.18MPa和24.40 MPa；焊接接头裂纹均起裂于焊趾部位,裂纹以穿晶方式扩展,塑性变形方式为滑移和孪生。镁合金及其焊接接头的疲劳断裂均为河流花样组成的脆性断口。采用TIG熔修和超声冲击(UIT)改善对接和横向十字接头疲劳性能,经TIG熔修处理后,AZ31B镁合金对接和横向十字接头的疲劳强度分别为41.68 MPa和34.13 MPa,与处理前相比较,分别提高了6.9%和39.9%。经过UIT后,十字接头的疲劳强度为24.7 MPa,比焊态试样提高了43.6%。疲劳裂纹扩展试验结果表明,T-L、L-T(第一、二个字母分别表示裂纹面的法线方向和表示预期的裂纹扩展方向；L表示长度或主变形方向,T表示宽度方向)方向试件裂纹扩展方向与切口方向平行,疲劳裂纹在AK达到5.5 MPa·m1/2、5.7 MPa·m1/2左右时,开始进入快速扩展阶段。45°方向试件裂纹扩展方向与切口方向成10°左右,疲劳裂纹在AK达到4.1 MPa·m1/2左右时,开始进入快迅速扩展阶段。疲劳断口为解理形貌的脆性断裂,断口中存在二次裂纹。L-T(W)和T-L(H)试样裂纹扩展过程中,裂纹沿焊缝中心和热影响区即切口方向扩展,L-T(W)试样当AK达到6.12 MPa·m1/2时,裂纹扩展速率减慢,T-L(H)试样裂纹扩展速率趋于一致。L-T(H)试样当AK达到8.2 MPa·m1/2时,裂纹扩展速度趋于缓慢；疲劳裂纹尖端以穿晶方式向前扩展,T-L(H)试样裂纹存在少量沿晶扩展。断口均为脆性特征的解理断口,断口中存在二次裂纹。平面应变断裂韧度试验结果表明,0,45和90试样的平均平面应变断裂韧度KIC平均值分别为9.36,9.40和9.89 MPa·m1/2。焊缝金属和热影响区的平均平面应变断裂韧度KIC值分别为18.28和15.62 MPa·m1/2,缺口在焊缝中心的断裂韧度大于缺口在热影响区的,因此焊缝中心部位的阻止裂纹扩展能力比焊接热影响区强。AZ31B镁合金母材及其焊缝的断口均为准解理断裂特征的脆性断裂,热影响区断口有沿晶断裂特征。采用临界距离法和热点应力法对焊接接头进行疲劳评定,在2×106循环次数下,临界距离法中采用点法和线法对接接头和横向十字接头的疲劳强度分别为79.55、49.10 MPa和79.01、44.38 MPa,两种方法差别不大,因此可以采用临界距离法预测疲劳断裂位置。用热点应力对焊接接头进行评定时,试验数据分散性明显比名义应力法减小。对接接头和纵向非承载十字接头疲劳强度可以用一条S-N曲线表示。板材中在挤压过程中产生的织构对疲劳性能和裂纹扩展速率产生影响,织构分析结果表明AZ31B镁合金心部存在{0002}<2110>和{0002}<1010>基面织构,基面织构与取向因子总体大于棱柱面织构的取向因子,外力在挤压方向时晶粒更容易发生滑移,横向试样不易滑移,疲劳累积损伤的程度就大,容易发生断裂,因此横向的疲劳寿命比挤压方向的小镁合金的织构ODF分析结果表明镁合金(0002)基面在挤压方向和横向的Schmid因子均为零,滑移所需临界剪切应力(CRSS)较大,基面织构在各个方向为硬取向,产生织构硬化,不易滑移。非基面滑移系在挤压方向和横向的取向因子不同,mED>mTD；挤压方向塑性变形较容易,造成镁合金横向疲劳裂纹扩展门槛值AKth大于挤压方向,挤压方向的裂纹扩展速率较高。
李锋[7]2006年在《挤压变形Mg-Al和Mg-Zn系镁合金的力学行为》文中进行了进一步梳理由于镁合金在降低产品重量、节省能源及增强产品可靠性等方面所具有的优势，镁合金的开发应用引起了人们的高度重视。近年来，随着汽车工业和电子工业的迅速发展，大量的镁合金结构件被生产出来，代替塑料、铝合金甚至钢制零件，预计镁合金将成为本世纪最重要的商用轻质金属结构材料。由于变形镁合金比铸造镁合金具有更高的强度和塑性，因此，变形镁合金已经在镁质材料的未来广泛应用中呈现出越来越大的潜力。显然，针对变形镁合金的组织、结构与性能开展研究不仅可为新型变形镁合金的开发奠定理论基础，也可为变形镁合金结构件的安全设计和合理使用提供可靠的理论依据。为此，本文主要针对不同加工处理状态的挤压变形AM50和AZ91合金的拉伸行为和低周疲劳行为进行了研究，确定了试验温度和热处理对挤压变形AM50和AZ91合金的拉伸性能和疲劳性能的影响。此外，还针对挤压变形AZ81合金以及等通道转角挤压ZK40合金的超塑性变形行为进行了研究，并探讨了试验温度对两种合金的超塑性能的影响以及相应的超塑性变形机制。 拉伸行为研究结果表明，随着试验温度的升高，不同加工处理状态的挤压变形AM50和AZ91合金的抗拉强度和屈服强度降低，而断裂伸长率则不断增大。经固溶处理(T4)的挤压变形AM50和AZ91合金的晶粒发生了长大，导致力学性能有所下降；若固溶处理后再进行时效处理(T6)，因为有弥散细小的第二相(Mg_(17)Al_(12))析出，可起到强化作用，两种合金的抗拉强度和屈服强度得以提高；热挤压后直接进行人工时效处理(T5)，可导致强化相析出，故可有效地提高AM50合金的室温和高温拉伸性能以及AZ91合金的室温拉伸性能。对不同加工处理状态的挤压变形AM50和AZ91合金的拉伸断口形貌分析显示，室温下，合金表现出韧性和脆性混合断裂特征，而在高温下，韧窝数量多且较深，可以确定合金基本发生韧性断裂。 低周疲劳行为研究结果表明，挤压变形AM50与AZ91镁合金的循环应力响应行为与外加总应变幅及其加工处理状态密切相关。在较大的外加总应变幅下，不同加工处理状态的挤压变形镁合金可表现为循环应变硬化及循环稳定；而在较低的外加总应变幅下，这些合金在疲劳变形初期常表现为循环稳定，甚至呈现循环软化，但是在疲劳变形后期则发生比较明显的循环应变硬化；固溶处理和时效处理均可在一定程度上改变挤压变形AM50与AZ91镁合金的循环应力响应行为。对于不同加工处理状态的挤压变形AM50与AZ91镁合金而言，其弹性应变幅、塑性应变幅与断裂时的反向循环周次之间的关系表现为单斜率线性行为，并分别服从Basquin和Coffin-Manson公式。在较高的外加总应变幅下，两种挤压变形镁合金的循环滞后回线上对应于压缩变形部分的宽度明
李红[8]2012年在《Mg-Al-Mn（-RE）压铸镁合金低周疲劳行为研究》文中研究表明镁合金是一种非常适合于压铸的轻质金属材料,质量好、生产效率高、加工成本低是镁合金压铸件的主要优点,也是目前材料研究的热点之一。疲劳失效是材料主要的一种破坏形式,因此,研究压铸镁合金的低周疲劳行为具有一定的实用价值。本文针对不同处理状态的Mg-Al-Mn-Gd合金和Mg-Al-Mn-Ce合金的低周疲劳行为进行研究,进而为压铸镁合金的抗疲劳理论提供可靠的依据。显微组织观察表明:时效处理后的Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金的显微组织分布均匀,且较细小的Mg_(17)Al_(12)相在晶界处大量析出,同时在晶内析出Mg_3Gd相。时效后的Mg-Al-Mn-Ce压铸镁合金也有较多的第二相沿晶界析出。低周疲劳试验结果表明:不同处理状态Mg-Al-Mn-Gd和Mg-Al-Mn-Ce合金均表现为循环应变硬化;Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金,在相同的外加总应变幅下,时效态较压铸态合金表现出更高的疲劳寿命,但是硬化程度与外加总应变幅和合金的处理状态有关;在较低的外加总应变幅下(△ε_t/2≤0.5%),时效处理可导致Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金的循环应力幅升高;在较高的外加总应变幅下(△ε_t/2≥0.6%),时效处理对Mg-Al-Mn-Gd压铸镁合金的循环应力幅影响不大甚至会降低合金的循环应力幅;Mg-Al-Mn-Ce压铸镁合金,在相同外加总应变幅下,时效态合金的疲劳寿命低于压铸态合金;不同处理状态的Mg-Al-Mn-Gd和Mg-Al-Mn-Ce合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述,同时其循环应力幅与塑性应变幅之间均呈线性关系;通过压铸镁合金疲劳断口形貌的观察结果表明,在总应变幅控制的疲劳加载条件下,不同处理状态下的Mg-Al-Mn-Gd和Mg-Al-Mn-Ce合金的疲劳裂纹均在试样表面萌生并且裂纹是通过穿晶方式扩展。
魏凌霄[9]2012年在《基于红外热成像镁合金材料疲劳裂纹扩展的试验研究》文中提出镁合金是目前在工程应用中密度最低的金属结构材料,具有高比强、高比模、高阻尼以及优异的铸造、切削加工性能和易回收等优点,在汽车、航空航天、国防等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景,但其疲劳性能不足已经影响了其进一步的广泛应用。红外热成像技术是当前快速发展的一种新型检测技术,具有非接触性、高灵敏度、高分辨率、显示直观等一系列优点,而且这项技术已经应用到材料疲劳性能的研究之中。应用红外热成像技术来研究镁合金材料的疲劳性能具有十分重要的意义。本文利用红外热成像技术,分别对平行于挤压方向(ED)和垂直于挤压方向(TD)的AZ31B镁合金板材的疲劳裂纹扩展过程中试件表面温度的变化情况进行监测,分析疲劳裂纹尖端温升值与裂纹长度的对应关系,试件表面温度分布差异与裂纹扩展趋势的关系,并分别对其裂纹扩展机理进行了研究,将两个方向的疲劳裂纹扩展过程及其机理进行比较分析。疲劳裂纹扩展的试验结果表明,在疲劳裂纹扩展过程中,镁合金板材表面温度变化经过一个升温、降温的过程,在稳定扩展阶段,温度变化不大,在快速扩展阶段,温度呈明显上升趋势。平行于挤压方向的AZ31B镁合金板材的叁组试件最高温升值分别为A1试件10.89℃,A2试件15.19℃,A3试件12.37℃；垂直于挤压方向的AZ31B镁合金板材的四组试件最高温升值分别为B1试件14.89℃,B2试件17.47℃,B3试件16.86℃,B4试件15.30℃。分别对其疲劳裂纹扩展速率进行测定,da/dN-△K曲线的Paris公式常量C和n如下：平行于挤压方向的AZ31B镁合金板材在3.7<△K≤5.5MPa·m1/2的范围内为3.66×10-8和3.67,在5.5<△K<6.1MPa·m1/2范围内为1.00×10-21和22.1,在6.1<△K≤12.0MPa·m1/2范围内为1.57×10-5和1.60；垂直于挤压方向的AZ31B镁合金板材在5.7<△K<7.5MPa·m1/2范围内为9.71×10-13和5.17,在7.5<AK≤12.6MPa·m1/2范围内为2.37×10-7和3.35。研究表明,疲劳试件表面的最高温度区域与材料的疲劳损伤机制相关。该区域对应材料的应力集中区,是疲劳微裂纹形成与扩展的部位,温度变化与试件的最终断面相吻合。在裂纹扩展过程中,裂纹尖端始终是整个镁合金板材表面的温度最高处,通过红外热像图可以看到裂纹扩展的走向以及趋势。
王春艳[10]2009年在《两种挤压变形AM系列镁合金的疲劳行为》文中指出作为一种具有高比强度和比刚度的轻质金属材料,镁合金已在汽车、航空、计算机及通讯等工业领域获得了广泛的应用。疲劳是各种工程构件服役期间的主要失效形式之一,对于镁合金结构件亦不例外。因此,研究镁合金的疲劳变形和断裂行为不仅具有理论意义,而且也具有一定的实用价值。本文主要针对不同处理状态的挤压变形AM20和AM30镁合金的低周疲劳行为进行了系统的研究,以期为此种镁合金的抗疲劳设计和合理使用提供可靠的理论依据。低周疲劳实验结果表明,挤压变形AM20与AM30镁合金的循环应力响应行为与外加总应变幅及其热处理状态密切相关,在较大的外加总应变幅下,不同处理状态的挤压变形镁合金可表现为循环应变软化及循环稳定,而在较低的外加总应变幅下,合金表现为循环稳定和循环应变硬化;固溶+时效处理可有效提高挤压变形AM20镁合金在较高外加总应变幅下的疲劳寿命,而固溶处理可提高挤压变形AM30镁合金在较高和较低外加总应变幅区间的疲劳寿命;对于不同处理状态的挤压变形AM20和AM30镁合金而言,其弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述,其循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系;在较高的外加总应变幅下,两种挤压变形镁合金的循环滞后回线上对应于压缩变形部分的宽度明显大于拉伸变形部分的宽度,呈现拉、压不对称循环变形行为。疲劳断口形貌分析结果表明,低周疲劳加载条件下,不同处理状态的挤压变形AM20和AM30镁合金的疲劳裂纹均是均以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展且呈现典型的解理断裂特征。
参考文献：
[1]. 镁合金AM50、AZ91的疲劳裂纹扩展行为和高温力学性能的研究[D]. 龚政. 沈阳工业大学. 2002
[2]. 铸造镁铝合金疲劳与失效行为的实验研究[D]. 吴必胜. 清华大学. 2005
[3]. AZ91系列镁合金的高周疲劳行为[D]. 杨友. 吉林大学. 2007
[4]. Mg-3Al-2Sc合金的疲劳行为研究[D]. 韩玉. 沈阳航空航天大学. 2011
[5]. 半连续铸造Mg-Gd-Zn-Zr合金高周疲劳行为的研究[D]. 何宗铃. 上海交通大学. 2014
[6]. AZ31B镁合金及其TIG焊焊接接头疲劳断裂行为及评定研究[D]. 张红霞. 太原理工大学. 2010
[7]. 挤压变形Mg-Al和Mg-Zn系镁合金的力学行为[D]. 李锋. 大连理工大学. 2006
[8]. Mg-Al-Mn（-RE）压铸镁合金低周疲劳行为研究[D]. 李红. 沈阳工业大学. 2012
[9]. 基于红外热成像镁合金材料疲劳裂纹扩展的试验研究[D]. 魏凌霄. 太原理工大学. 2012
[10]. 两种挤压变形AM系列镁合金的疲劳行为[D]. 王春艳. 沈阳工业大学. 2009
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