基于疲勞性能的熱損傷磁參數(shù)表征.pdf

1、材料的磁性能在一定條件下與材料的機(jī)械性能存在耦合關(guān)系，研究結(jié)構(gòu)鋼熱損傷程度的磁參數(shù)定量表征方法及相關(guān)問(wèn)題，對(duì)結(jié)構(gòu)件的壽命預(yù)測(cè)和可靠性評(píng)估具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。本文采用實(shí)驗(yàn)測(cè)試與理論分析相結(jié)合的方法，研究了基于疲勞性能的熱損傷磁參量定量表征的宏觀規(guī)律，分析了熱損傷降低疲勞性能的微觀機(jī)理。 通過(guò)對(duì)激光燒傷試樣的磁參量和疲勞壽命的對(duì)應(yīng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)熱損傷區(qū)與正常區(qū)巴克豪森信號(hào)、剩磁、磁導(dǎo)率和磁滯回線面積等磁參數(shù)的比值可定量表征

2、300M鋼的熱損傷程度，且這些比值與熱損傷區(qū)疲勞強(qiáng)度的縮減度線性相關(guān)。 提出了微觀組織與應(yīng)力兩因素的交互乘積作用是導(dǎo)致巴氏磁參量總體變化的假設(shè)，由此推導(dǎo)出了以名義應(yīng)力幅為自變量，巴氏磁參量為參變量的疲勞壽命表達(dá)式，利用該式成功地對(duì)不同熱損傷程度試樣的疲勞數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效的歸一化處理，表明該式可預(yù)測(cè)含熱損傷構(gòu)件的疲勞壽命。 熱損傷造成的疲勞性能降低，其物理本質(zhì)歸結(jié)為短時(shí)局部高溫加熱產(chǎn)生高溫過(guò)回火組織使受熱區(qū)域的力學(xué)性能降低，

3、同時(shí)在過(guò)回火區(qū)附加了有害的殘余拉應(yīng)力。在一定范圍內(nèi)，疲勞試樣軸向應(yīng)力變化與巴氏磁參量線性相關(guān)，對(duì)應(yīng)相同的拉應(yīng)力值，高溫回火組織能感應(yīng)出相對(duì)最高的巴克豪森信號(hào)值，退火組織次之，低溫回火組織和淬火組織最低。 正常試樣的疲勞斷口表現(xiàn)為較平坦的單裂紋源疲勞斷口，而燒傷試樣的裂紋源總是位于燒傷區(qū)的邊緣，且形成臺(tái)階狀多裂紋源形態(tài)，表明燒傷區(qū)相對(duì)其他區(qū)域更脆弱，裂紋源易在此處形成，且裂紋開(kāi)裂的微觀機(jī)制與正常試樣不同，在宏觀上表現(xiàn)為疲勞壽命較短