基于紅外熱成像鎂合金材料疲勞裂紋擴展的試驗研究.pdf

1、鎂合金是目前在工程應用中密度最低的金屬結構材料，具有高比強、高比模、高阻尼以及優(yōu)異的鑄造、切削加工性能和易回收等優(yōu)點，在汽車、航空航天、國防等領域具有重要的應用價值和廣闊的應用前景，但其疲勞性能不足已經(jīng)影響了其進一步的廣泛應用。紅外熱成像技術是當前快速發(fā)展的一種新型檢測技術，具有非接觸性、高靈敏度、高分辨率、顯示直觀等一系列優(yōu)點，而且這項技術已經(jīng)應用到材料疲勞性能的研究之中。應用紅外熱成像技術來研究鎂合金材料的疲勞性能具有十分重要的意義

2、。
　　 本文利用紅外熱成像技術，分別對平行于擠壓方向(ED)和垂直于擠壓方向(TD)的AZ31B鎂合金板材的疲勞裂紋擴展過程中試件表面溫度的變化情況進行監(jiān)測，分析疲勞裂紋尖端溫升值與裂紋長度的對應關系，試件表面溫度分布差異與裂紋擴展趨勢的關系，并分別對其裂紋擴展機理進行了研究，將兩個方向的疲勞裂紋擴展過程及其機理進行比較分析。疲勞裂紋擴展的試驗結果表明，在疲勞裂紋擴展過程中，鎂合金板材表面溫度變化經(jīng)過一個升溫、降溫的過程，在穩(wěn)

3、定擴展階段，溫度變化不大，在快速擴展階段，溫度呈明顯上升趨勢。平行于擠壓方向的AZ31B鎂合金板材的三組試件最高溫升值分別為A1試件10.89℃，A2試件15.19℃，A3試件12.37℃；垂直于擠壓方向的AZ31B鎂合金板材的四組試件最高溫升值分別為B1試件14.89℃，B2試件17.47℃，B3試件16.86℃，B4試件15.30℃。分別對其疲勞裂紋擴展速率進行測定，da/dN-ΔK曲線的Paris公式常量C和n如下：平行于擠壓方向

4、的AZ31B鎂合金板材在3.7<ΔK≤5.5MPa·m1/2的范圍內(nèi)為3.66×10-8和3.67，在5.5<ΔK≤6.1MPa·m1/2范圍內(nèi)為1.00×10-21和22.1，在6.1<ΔK≤12.0MPa·m1/2范圍內(nèi)為1.57×10-5和1.60；垂直于擠壓方向的AZ31B鎂合金板材在5.7<ΔK≤7.5MPa·m1/2范圍內(nèi)為9.71×10-13和5.17，在7.5<ΔK≤12.6MPa·m1/2范圍內(nèi)為2.37×10-7和3