挤压态AZ31B镁合金疲劳行为研究

论文摘要

由于镁合金具有综合的优良使用性能,在现代制造工业中被广泛应用。因此如何更加安全、有效的使用镁合金已经受到当代人们的普遍关注。疲劳是各种材料在工作过程中失效的主要形式之一,同时疲劳性能的优良也决定了各种材料在工作条件下的使用寿命。为了进一步提高镁合金的疲劳性能,本文对镁合金的疲劳行为从几个方面进行了系统的研究,为镁合金的合理使用提供理论依据和参考价值。本文对挤压态、固溶态和固溶+时效态三种AZ31B镁合金的低周疲劳性能进行了充分的研究。通过在PLD-50型电液伺服疲劳试验机上调整外加总应变幅的大小来进行疲劳实验,在S-3400N型扫描电子显微镜下观察疲劳断口的表面形貌,以及在NEOPHOT-21型卧式金相显微镜下分析上述三种状态的AZ31B镁合金的金相显微组织,确定了不同处理状态的AZ31B镁合金的疲劳性能。实验结果表明挤压态、固溶态和固溶+时效态三种AZ31B镁合金的疲劳裂纹主要萌生于试样表面,如果内部存在缺陷时疲劳裂纹也会在试样的内部产生。疲劳裂纹产生以后均以穿晶方式进行扩展,疲劳断口表面呈现解理断裂特征。在疲劳变形过程中三种状态的AZ31B镁合金循环滞后回线表现出拉-压不对称循环变形行为,并且拉-压不对称程度随着外加总应变幅的增大而增大。各处理状态的AZ31B镁合金在变形过程中表现出循环应变硬化现象,并且循环应变硬化程度也随着外加总应变幅的增大而增大。疲劳寿命Nf与弹性应变幅Δεe/2、塑性应变幅Δεp/2之间的关系符合Basquin和Coffin-Manson公式,在应变幅-载荷反向周次关系曲线中Δεp/2-2Nf及Δεe/2-2Nf均为直线关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 镁及镁合金概述
• 1.1.1 镁及镁合金特点
• 1.1.2 镁合金分类
• 1.2 镁合金应用
• 1.2.1 在汽车行业中的应用
• 1.2.2 在军事装备中的应用
• 1.2.3 在铁路运输行业中的应用
• 1.2.4 在电子行业中的应用
• 1.2.5 在其他行业中的应用
• 1.3 镁合金低周疲劳行为
• 1.3.1 低周疲劳行为
• 1.3.2 疲劳裂纹的萌生
• 1.3.3 疲劳裂纹的扩展
• 1.4 影响镁合金疲劳性能的因素
• 1.4.1 显微组织
• 1.4.2 表面状态
• 1.4.3 冶金因素
• 1.4.4 介质影响
• 1.4.5 温度影响
• 1.5 提高镁合金疲劳强度的途径
• 1.6 本课题的意义及内容
• 第二章 实验
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 试样制备
• 2.3.2 显微组织观察
• 2.3.3 低周疲劳实验
• 2.3.4 断口形貌观察
• 第三章 挤压态AZ31B 镁合金疲劳性能
• 3.1 显微组织
• 3.2 疲劳断口
• 3.3 循环滞后回线
• 3.4 循环应力响应行为
• 3.4.1 镁合金循环应力响应曲线
• 3.4.2 循环应力硬化对循环应力响应行为的影响
• 3.5 疲劳寿命行为
• 3.5.1 应变幅与疲劳寿命关系式
• 3.5.2 疲劳寿命曲线
• 3.6 循环应力?应变行为
• 第四章 热处理对镁合金疲劳性能的影响
• 4.1 热处理对显微组织的影响
• 4.2 热处理对疲劳断口的影响
• 4.3 热处理对滞后回线的影响
• 4.4 热处理对循环应力响应行为的影响
• 4.4.1 不同处理状态镁合金的循环应力响应曲线
• 4.4.2 热处理对循环应力响应行为的影响
• 4.5 热处理对疲劳寿命的影响
• 4.5.1 不同处理状态镁合金疲劳寿命曲线
• 4.5.2 热处理对疲劳寿命的影响
• 4.6 热处理对循环应力?应变行为的影响
• 第五章 实验结果与讨论
• 5.1 疲劳断裂行为
• 5.2 循环变形行为
• 5.3 循环应力响应行为
• 5.4 疲劳寿命行为
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢