【摘要】：從疲勞循環(huán)變形響應(yīng)行為、疲勞壽命、疲勞裂紋萌生與擴展等方面,綜述了變形鎂合金疲勞行為的研究現(xiàn)狀,重點介紹了加載條件、環(huán)境、表面狀態(tài)等對變形鎂合金疲勞性能的影響,指出添加稀土元素,進行噴丸、表面滾壓處理和合理的熱處理可提高變形鎂合金的疲勞強度,延長疲勞壽命,并分析了各種方法的優(yōu)劣。對變形鎂合金疲勞研究的發(fā)展方向進行了展望。
【圖文】：

頗Ｊ較攏噢競轄鸕鈉＠褪倜閶鄛肓厛offin-Manson關(guān)系;用Morrow模型、SWT模型、Lorenzo模型分別對AZ31鎂合金的疲勞壽命進行修正后，建立了AZ31鎂合金在應(yīng)力/應(yīng)變控制模式下的疲勞壽命計算公式。YU等［16］在對擠壓AZ61A鎂合金研究時發(fā)現(xiàn)，在不同應(yīng)變比加載條件下，由原SWT模型及修正后的SWT模型得到的疲勞壽命與試驗結(jié)果均能很好地吻合。近期，有研究人員開始選用基本保持恒定的能量作為疲勞損傷參數(shù)來表征鎂合金的疲勞壽命［6-7，17］。PAＲK等［6］計算了軋制AZ31鎂合金不同方向的疲勞應(yīng)變能參數(shù)，結(jié)果如圖1所示。圖中ΔWp為塑性應(yīng)變能密度(即每個循環(huán)周期塑性應(yīng)變能)，ΔWt為總應(yīng)變能密度(即每個循環(huán)周期塑性應(yīng)變能與拉伸彈性應(yīng)變能之和)，ＲD為軋制方向，ND為軋面的法向。由圖1可以發(fā)現(xiàn):沿ＲD和ND加載的試樣，其塑性應(yīng)變能密度與疲勞壽命均呈線性關(guān)系，但計算疲勞壽命所用參數(shù)不同;總應(yīng)變能(考慮平均應(yīng)力效應(yīng))密度也與疲勞壽命呈線性關(guān)系，并且不需要區(qū)分疲勞方向，可以用統(tǒng)一的參數(shù)計算鎂合金的疲勞壽命。總體來說，有關(guān)鎂合金疲勞壽命預(yù)測的研究較少，涉及的鎂合金種類也不多，且研究不夠系統(tǒng)和深入，，尤其是在非對稱載荷等復(fù)雜工況下的疲勞壽命預(yù)測研究較為欠缺。圖1基于能量模型的疲勞壽命預(yù)測［6］Fig．1Fatiguelifepredictionbasedonenergy-basedmodels［6］1．3疲勞裂紋萌生與擴展行為變形鎂合金的疲勞裂紋通常萌生于材料表面的滑移帶、析出相及孿晶帶處［18-19］。裂紋擴展是通過2

猿菩裕噻岣吡ρ綆閱?［43］。近十年來，對含稀土鎂合金循環(huán)變形及疲勞性能的研究報道很多［10，44-48］。ZHU等［44］發(fā)現(xiàn)在相同的外加應(yīng)變幅下，GW102K稀土鎂合金的疲勞壽命要顯著高于AZ31鎂合金的，兩種合金的總應(yīng)變幅與疲勞壽命在試驗范圍內(nèi)均呈近似線性關(guān)系，如圖2所示。雖然高稀土含量能夠顯著提高鎂合金的疲勞性能，但成本較高。MOKDAD等［10］研究了低稀土釹含量的ZEK100稀土鎂合金的疲勞性能，并與不含稀土的AZ31、AM30鎂合金進行了對比，發(fā)現(xiàn)ZEK100稀土鎂合金兼具較高的強度與較好的延性。圖2GW102K稀土鎂合金和AZ31鎂合金的總應(yīng)變幅-疲勞壽命曲線［44］Fig．2Totalstrainamplitude-fatiguelifecurvesofrareearthcontainingGW102magnesiumalloyandAZ31magnesiumalloy［44］3．2熱處理熱處理能使鎂合金中析出沉淀相，從而有效提高鎂合金的力學(xué)性能，改善其疲勞性能。ADAMS等［49］在對熱軋WE43鎂合金進行超高周疲勞試驗時發(fā)現(xiàn)，經(jīng)T5(204℃×48h)、欠時效及過時效處理后，鎂合金在循環(huán)109周次時的疲勞強度相差較大，分別為110，65，65MPa，但平均裂紋擴展速率變化不大。DONG等［50］對Mg-10Gd-3Y鎂合金在5種熱處理狀態(tài)下的疲勞性能進行了對比，發(fā)現(xiàn)時效處理可提高合金的疲勞強度和疲勞壽命，且峰時效的強化效果最好，疲勞強度提高了10%，但T4及T6熱處理后的疲勞強度及壽命比初始擠壓態(tài)合金的更差，疲勞強度降低了27%。LIU等［51］研究發(fā)現(xiàn)，ZK60鎂合金在經(jīng)T5處理后疲勞強度提高了7%，但是經(jīng)應(yīng)力幅較大的低周疲勞時，熱處理對疲勞強度的提高效果不是很明顯。MATSUZUKI等［14］對比了擠壓態(tài)AZ31鎂合金及其經(jīng)350℃×1h空冷熱處理后的疲勞行為，發(fā)現(xiàn)兩種狀態(tài)合金的循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)?
【作者單位】： 山東省科學(xué)院新材料研究所;山東省輕質(zhì)高強金屬材料省級重點實驗室(籌);山東省汽車輕量化鎂合金材料工程技術(shù)研究中心;中國科學(xué)院金屬研究所;
【基金】：國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFB0701200)
【分類號】：TG146.22

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本文編號：2521864