擠壓AZ31B鎂合金低周疲勞損傷行為研究.pdf

1、在鎂合金的應(yīng)用領(lǐng)域中，承力運動零件均可能會因在服役過程中承受交變載荷并常因疲勞而失效，所以深入探究鎂合金在循環(huán)變形下疲勞裂紋的萌生與擴展機制，對于鎂合金的工業(yè)應(yīng)用有著重要的意義。同時，孿生作為塑性變形的重要機制，對鎂合金特別是強織構(gòu)鎂合金的循環(huán)變形產(chǎn)生的顯著影響已經(jīng)有所報導(dǎo)，但其對合金疲勞損傷的影響還沒有被深入分析研究。本文以常見商用強織構(gòu)鎂合金Mg-3Al-Zn(AZ31B)擠壓材為研究對象，首先通過對擠壓態(tài)母材預(yù)壓縮的方法制備了含一

2、定初始孿晶的預(yù)壓縮態(tài)合金；然后通過分別進行應(yīng)變幅值高于和低于孿晶開動應(yīng)變閾值的低周疲勞試驗，研究了不同狀態(tài)AZ31B合金在不同應(yīng)變幅值下的循環(huán)變形行為并獲得了低周疲勞壽命；隨后通過采用光學(xué)顯微鏡(OM)，掃描電鏡(SEM)和背散射電子衍射(EBSD)獲得不同壽命階段疲勞試樣的表面損傷形貌，最后從理論上闡釋了強變形織構(gòu)鎂合金的低周疲勞損傷失效機制。
　　不同狀態(tài)下AZ31B合金的循環(huán)變形研究表明，擠壓態(tài)和6％預(yù)壓縮量AZ31B合金循

3、環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變滯回線表現(xiàn)出很強的不對稱性，2%預(yù)壓縮量AZ31B合金的滯回線則表現(xiàn)出對稱性。三種狀態(tài)的合金在1%應(yīng)變幅值時，擠壓態(tài)合金具有最大的拉伸應(yīng)力幅值，6%預(yù)壓縮合金具有最大的壓縮應(yīng)力幅值；預(yù)制孿晶分數(shù)的增加會改變循環(huán)變形時拉壓半周的塑性變形機制，并使得整體循環(huán)應(yīng)力水平不斷降低。而在0.3%應(yīng)變幅值時，擠壓態(tài)合金具有最大拉伸和壓縮應(yīng)力幅值；兩個預(yù)壓縮態(tài)合金因少量孿生參與變形，循環(huán)應(yīng)力峰值都有不同程度的下降。
　　低周疲勞壽命研

4、究結(jié)果表明，1%應(yīng)變幅值下擠壓態(tài)、2%預(yù)壓縮量和6%預(yù)壓縮量AZ31B合金的疲勞壽命分別為440周、380周和160周，0.3%應(yīng)變幅值下的疲勞壽命分別為40000周、22000周和14000周。隨著預(yù)制孿晶分數(shù)增加，試樣疲勞壽命縮短，可見初始孿晶對于疲勞性能是不利的。
　　對于不同預(yù)壓縮量的AZ31B合金疲勞試驗后表面形貌觀察的結(jié)果表明，在1%和0.3%應(yīng)變幅值下滑移帶裂紋均為產(chǎn)生各狀態(tài)疲勞損傷的主導(dǎo)機制。孿晶致引裂紋和晶界裂紋