【摘要】：由于鎂合金往往在應(yīng)用中承受交變載荷,疲勞成為鎂合金結(jié)構(gòu)件的主要失效形式。因此,研究清楚變形鎂合金循環(huán)變形和疲勞行為具有重要意義。本文通過(guò)小應(yīng)變幅值預(yù)循環(huán)變形(簡(jiǎn)稱預(yù)循環(huán)變形)和預(yù)壓縮變形對(duì)擠壓態(tài)AZ31B合金分別引入位錯(cuò)和孿晶,然后研究了預(yù)變形對(duì)AZ31B合金單向變形行為、循環(huán)變形行為和疲勞壽命的影響。采用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和背散射電子衍射(EBSD)等準(zhǔn)原位觀察了低周疲勞裂紋演化過(guò)程,分析了預(yù)變形AZ31B合金疲勞損傷失效的機(jī)制。預(yù)循環(huán)變形AZ31B合金的單向變形和循環(huán)變形研究結(jié)果表明,預(yù)循環(huán)變形后合金單向拉伸屈服強(qiáng)度提高了28 MPa,單向壓縮的屈服應(yīng)力提高了8 MPa。1%應(yīng)變幅值下擠壓態(tài)和預(yù)循環(huán)變形合金的疲勞壽命分別為400周和380周,預(yù)循環(huán)變形在大應(yīng)變幅下對(duì)擠壓態(tài)AZ31B合金疲勞行為無(wú)顯著影響。0.6%應(yīng)變幅值下擠壓態(tài)和預(yù)循環(huán)變形合金的疲勞壽命分別為2206周和975周,在較小應(yīng)變幅下,預(yù)制位錯(cuò)造成嚴(yán)重的位錯(cuò)塞積和應(yīng)力集中,使合金疲勞壽命明顯降低。預(yù)壓縮AZ31B合金的初始組織和循環(huán)變形研究結(jié)果表明,經(jīng)6%變形量預(yù)壓縮后合金被引入了約60%體積分?jǐn)?shù)的拉伸孿晶。1%應(yīng)變幅值下擠壓態(tài)和預(yù)壓縮合金的疲勞壽命分別為400周和349周。在大應(yīng)變幅值下,預(yù)壓縮后合金在循環(huán)變形中先發(fā)生去孿,應(yīng)力-應(yīng)變滯回曲線倒置,疲勞壽命基本不變。0.3%應(yīng)變幅值下擠壓態(tài)和預(yù)壓縮合金的疲勞壽命分別為37400周和23000周,在滑移主導(dǎo)變形的小應(yīng)變幅下,預(yù)壓縮則大幅降低了合金抗疲勞性能。預(yù)壓縮AZ31B鎂合金小應(yīng)變幅值疲勞損傷行為研究表明,預(yù)壓縮后首次出現(xiàn)表面損傷時(shí)的壽命百分比從30%提前至13%,且疲勞裂紋主要萌生于母晶內(nèi)部的柱面駐留滑移帶或者柱面-基面駐留滑移帶,這些裂紋均未發(fā)生明顯擴(kuò)展。預(yù)壓縮后合金內(nèi)部母晶的體積分?jǐn)?shù)大幅降低,減少了裂紋萌生壽命,從而導(dǎo)致合金疲勞壽命下降。另外,幾乎沒(méi)有在孿晶內(nèi)部發(fā)現(xiàn)疲勞損傷。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.22;TG306
【圖文】：

圖 1-1 擠壓態(tài) AZ31B，AZ61A 和 ZK60 鎂合金的應(yīng)變-疲勞壽 曲[16, 18, 19]1-1 Strain-fatigue life curve for extruded AZ31B, AZ61A and ZK60 magnesium alloys[16 循環(huán)變形鎂合金的應(yīng)變-疲勞壽命曲線中拐點(diǎn)的出現(xiàn)反映出循環(huán)塑性變形模式的改具有密排六方結(jié)構(gòu)(HCP)的鎂合金，孿生對(duì)疲勞和損傷行為起到非常重要使得在不同的應(yīng)變幅值范圍內(nèi)，鎂合金塑性變形機(jī)制有顯著區(qū)別。鎂及塑性變形機(jī)制一般包括滑移、孿生、去孿以及晶界滑動(dòng)[20]�；� a 滑移 滑移、錐面 a 滑移以及錐面 c+a 滑移都是常見(jiàn)的滑移系[21]，如圖 1-2 所生在 HCP 結(jié)構(gòu)金屬的變形模式中能夠起到協(xié)調(diào) c 軸方向應(yīng)變的作用。{孿生，{101—1}壓縮孿生，以及{101—1}-{101—2}二次孿生是鎂合金中常見(jiàn)的[22, 23]。其中{101—2}拉伸孿生是鎂合金中最容易啟動(dòng)和最常見(jiàn)的模式，產(chǎn)孿晶與基體的取向相差 86.3°，如圖 1-3 所示。當(dāng)鎂合金中已經(jīng)發(fā)生了孿如果沿相反的方向施加載荷，那么對(duì)于已經(jīng)形成的孿晶，其取向很容易[24, 25]

圖 1-2 鎂及鎂合金滑移系示意圖: (a) 面滑移，(b)柱面滑移，(c)錐面 a 滑移，(d)錐面 c+a 滑移[26]Fig.1-2 Schematic illustration of slip systems in magnesium and its alloys: (a) basal,(b) prismatic,(pyramidal <a>,(d) pyramidal <c+a>[26]圖 1-3 {101—2}孿生示意圖:(a)原子運(yùn)動(dòng)情況，(b)孿生 對(duì)于 體旋轉(zhuǎn) 86.3o[27]Fig.1-3 Schematic illustration of {101—2} extension twin: (a)the movement of atoms, (b)the twinnin

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 劉慶;;鎂合金塑性變形機(jī)理研究進(jìn)展[J];金屬學(xué)報(bào);2010年11期

2 楊友;劉勇兵;楊曉紅;陳華;;稀土元素對(duì)AZ91D壓鑄鎂合金高周疲勞性能的影響[J];金屬熱處理;2006年07期

3 高洪濤,吳國(guó)華,丁文江;鎂合金疲勞性能的研究現(xiàn)狀[J];鑄造技術(shù);2003年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 董帥;擠壓ZK60鎂合金循環(huán)塑性變形行為研究[D];上海交通大學(xué);2015年

2 武艷軍;AZ31鎂合金疲勞行為研究[D];南京理工大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王小蒙;預(yù)循環(huán)變形對(duì)不同取向銅單晶體單向力學(xué)性能的影響[D];東北大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2726840