鎂合金及鋁合金高周疲勞壽命及裂紋擴(kuò)展行為的紅外表征.pdf

1、由于材料特點(diǎn)和能源優(yōu)勢(shì)，鎂合金和鋁合金等輕質(zhì)合金廣泛應(yīng)用于航天航空等交通運(yùn)載結(jié)構(gòu)中，這些結(jié)構(gòu)均承受交變載荷易發(fā)生斷裂失效。疲勞斷裂是無(wú)明顯塑性變形的低應(yīng)力斷裂，一旦發(fā)生疲勞破壞事故，人們的生命和財(cái)產(chǎn)將受到嚴(yán)重的威脅。紅外熱像法以其具有實(shí)時(shí)、顯示直接、無(wú)損等優(yōu)點(diǎn)被用于分析金屬材料疲勞性能。鎂合金和鋁合金兩種材料導(dǎo)熱率不同，影響其在疲勞載荷下熱輻射能力。本文利用紅外熱像儀測(cè)量?jī)煞N材料的溫度變化規(guī)律，分析兩種合金材料的疲勞壽命和裂紋擴(kuò)展特征，

2、研究拓寬了紅外熱像法的應(yīng)用，具有一定理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　利用紅外熱像儀對(duì)AZ31B鎂合金和6061-T6鋁合金在高周疲勞載荷作用下試樣表面的溫度變化進(jìn)行分析測(cè)試，通過(guò)分析溫度演化曲線的初始溫升特征，提出一種快速預(yù)測(cè)疲勞壽命的理論模型;根據(jù)試樣在疲勞斷裂過(guò)程中的紅外熱像圖來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)和測(cè)量裂紋尖端塑性區(qū)尺寸，從而對(duì)AZ31B鎂合金和6061-T6鋁合金的疲勞裂紋擴(kuò)展特征進(jìn)行研究。
　　在疲勞加載過(guò)程中，當(dāng)加載應(yīng)

3、力大于材料的疲勞強(qiáng)度時(shí)，AZ31B鎂合金試樣表面的溫度變化可以分為五個(gè)階段:溫度迅速上升階段、溫度降落階段、溫度平穩(wěn)階段、溫度再次升高階段和溫度陡降階段;當(dāng)加載應(yīng)力低于材料的疲勞強(qiáng)度時(shí)，試樣表面的溫度變化不明顯，溫度演化曲線中的溫度變化均低于2℃。6061-T6鋁合金試樣表面的溫度變化可以分為四個(gè)階段:溫度升高階段，溫度緩慢下降階段，溫度緩慢上升階段和溫度快速升高階段。
　　根據(jù)熱力學(xué)定律提出的預(yù)測(cè)疲勞壽命的理論模型及疲勞斷裂過(guò)程

4、不同?；跍囟妊莼€的初始溫升斜率用于建立預(yù)測(cè)疲勞壽命的理論模型，AZ31B鎂合金板材預(yù)測(cè)疲勞壽命的理論模型為NAZ31BR=707.07300;6061-T6鋁合金預(yù)測(cè)疲勞壽命的模型為N6061R=13.30036，用該模型預(yù)測(cè)的疲勞壽命與疲勞試驗(yàn)結(jié)果相吻合。
　　利用理論公式和紅外熱像圖測(cè)定裂紋尖端塑性區(qū)尺寸，結(jié)果表明:AZ31B鎂合金理論公式計(jì)算的裂紋尖端塑性區(qū)為3.7 mm2，熱像法測(cè)得AZ31B鎂合金啟裂時(shí)裂紋尖端塑性