本文關鍵詞：循環(huán)載荷下AZ31B鎂合金加工硬化行為及疲勞產(chǎn)熱數(shù)值模擬

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【摘要】：鎂合金以其輕質、良好的強度與剛度、較強的導電和導熱、抗震以及可以全回收無污染等優(yōu)點,在航空航天、汽車制造等領域具有廣泛的應用前景,但這些領域多承受交變載荷,從而使其成為薄弱環(huán)節(jié)。疲勞斷裂因具有突發(fā)性往往會造成嚴重的事故,因而對鎂合金的疲勞性能進行研究可以為其更廣泛的應用提供理論依據(jù)。紅外熱像技術可以利用試件表面的溫度變化對材料的疲勞性能進行表征,并且能從疲勞過程的能量耗散角度對疲勞失效進行深層次的探索,因而使用紅外熱像法對鎂合金的疲勞進行研究具有現(xiàn)實的價值與意義。金屬材料在循環(huán)載荷下的斷裂過程主要包括:循環(huán)載荷下的加工硬化/軟化--裂紋萌生-裂紋擴展-最后斷裂。因此,研究鎂合金循環(huán)載荷下的加工硬化行為對研究鎂合金的疲勞性能具有重要意義。本文通過對AZ31B鎂合金在循環(huán)載荷下的加工硬化行為進行研究,得到如下結論:利用紅外熱像法對AZ31B鎂合金在疲勞過程中的溫度演化特征進行了分析,結果表明其溫度演化過程存在5個不同的階段:初始溫度快速上升階段,溫度下降階段,溫度穩(wěn)定階段,溫度急劇上升階段和失效后溫度自然冷卻階段,由于鎂合金存在加工硬化現(xiàn)象,進而導致在初始快速溫升之后溫度急劇下降。利用透射電鏡對AZ31B鎂合金在疲勞過程中的微觀組織變化進行觀察,發(fā)現(xiàn)在此過程中存在位錯的增殖與湮滅,其增殖和湮滅與試件的加工硬化以及溫度變化有著較好的對應關系。對疲勞過程中的遲滯回線的變化進行了研究發(fā)現(xiàn),遲滯回線面積變化與溫度變化和位錯的增殖有著良好的對應關系。為了驗證加工硬化現(xiàn)象,對經(jīng)過預疲勞的試件進行拉伸試驗,發(fā)現(xiàn)抗拉強度隨著循環(huán)次數(shù)的增加出現(xiàn)先增大后減小再增大的現(xiàn)象。當預疲勞載荷低于130MPa時,隨著預疲勞載荷的增加,抗拉強度增大,直到預疲勞載荷達到130 MPa,試件因出現(xiàn)明顯的疲勞損傷而導致抗拉強度下降�？估瓘姸鹊淖兓c疲勞過程中的加工硬化現(xiàn)象有著良好的對應關系。拉伸試驗過程中,同時使用紅外熱像儀對試件表面的溫度變化進行了研究,發(fā)現(xiàn)拉伸過程最高溫升值可以反映材料在疲勞過程中的加工硬化和軟化現(xiàn)象。使用金相顯微鏡對拉伸后的組織進行了分析,發(fā)現(xiàn)預疲勞試件由于產(chǎn)生位錯而導致后續(xù)拉伸后組織中存在大量孿晶組織。使用掃描電鏡對拉伸斷口形貌進行了觀察,發(fā)現(xiàn)其微觀斷裂機理均為準解理斷裂。使用有限元軟件ABAQUS對鎂合金在疲勞過程中的溫度演化過程進行了模擬,結果表明,使用隨動硬化模型的模擬結果與實際試驗的溫度變化曲線符合性良好,從而驗證了鎂合金的產(chǎn)熱機理以及循環(huán)載荷下的加工硬化現(xiàn)象。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.22

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