基于紅外熱成像鎂合金材料疲勞裂紋擴(kuò)展的試驗(yàn)研究.pdf

1、鎂合金是目前在工程應(yīng)用中密度最低的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高比強(qiáng)、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(diǎn)，在汽車、航空航天、國(guó)防等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景，但其疲勞性能不足已經(jīng)影響了其進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。紅外熱成像技術(shù)是當(dāng)前快速發(fā)展的一種新型檢測(cè)技術(shù)，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(diǎn)，而且這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到材料疲勞性能的研究之中。應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)來(lái)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(shù)，分別對(duì)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(kuò)展過(guò)程中試件表面溫度的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析疲勞裂紋尖端溫升值與裂紋長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，試件表面溫度分布差異與裂紋擴(kuò)展趨勢(shì)的關(guān)系，并分別對(duì)其裂紋擴(kuò)展機(jī)理進(jìn)行了研究，將兩個(gè)方向的疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程及其機(jī)理進(jìn)行比較分析。疲勞裂紋擴(kuò)展的試驗(yàn)結(jié)果表明，在疲勞裂紋擴(kuò)展過(guò)程中，鎂合金板材表面溫度變化經(jīng)過(guò)一個(gè)升溫、降溫的過(guò)程，在穩(wěn)

3、定擴(kuò)展階段，溫度變化不大，在快速擴(kuò)展階段，溫度呈明顯上升趨勢(shì)。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(duì)其疲勞裂紋擴(kuò)展速率進(jìn)行測(cè)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