發(fā)布時(shí)間：2020-07-22 16:40

【摘要】：冷加工工藝對(duì)金屬材料/結(jié)構(gòu)疲勞性能的影響規(guī)律復(fù)雜,是目前研究的熱點(diǎn)之一。本文以5052鋁合金為對(duì)象,研究了預(yù)置應(yīng)力對(duì)金屬板材試樣疲勞裂紋擴(kuò)展性能及斷裂機(jī)理的影響規(guī)律,具體研究?jī)?nèi)容如下:1.研究了預(yù)應(yīng)力水平(120 MPa,137 MPa,158 MPa,183 MPa)對(duì)金屬板材試樣疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線(da/d N-ΔK)漂移及壽命的影響規(guī)律。疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)預(yù)置應(yīng)力處理試樣疲勞壽命均有不同幅度的升高,158 Mpa預(yù)置應(yīng)力對(duì)試樣疲勞壽命增加幅度最大,與無(wú)預(yù)置應(yīng)力的原始試樣相比疲勞壽命可提高294.6%。不同預(yù)置應(yīng)力水平對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展速率影響的范圍也有所差異。通過(guò)與無(wú)應(yīng)力處理試樣的da/d N-ΔK的對(duì)比發(fā)現(xiàn)158 Mpa預(yù)置應(yīng)力處理對(duì)試樣疲勞裂紋性能的影響范圍最大,影響范圍延續(xù)17 mm;183 Mpa預(yù)置應(yīng)力處理對(duì)試樣疲勞裂紋性能的影響范圍稍小,但也達(dá)到15mm;120 MPa與137 MPa預(yù)置應(yīng)力處理對(duì)試樣疲勞裂紋性能的影響范圍最小,長(zhǎng)度皆為11mm。2.探究了預(yù)置應(yīng)力處理試樣與無(wú)應(yīng)力處理試樣在斷口及斷口側(cè)面的不同路徑上的硬度分布和變化規(guī)律。微觀維氏硬度的結(jié)果顯示預(yù)置應(yīng)力處理試樣與無(wú)應(yīng)力處理試樣在斷口處的硬度均分布在70HV-85HV之間;同一預(yù)置應(yīng)力處理試樣在不同路徑上的硬度變化趨勢(shì)基本相同,硬度數(shù)值相當(dāng)。不同預(yù)置應(yīng)力處理試樣在同一路徑上的硬度分布大體相同。在斷口側(cè)面的兩條硬度測(cè)量路徑上,120 MPa預(yù)置應(yīng)力處理試樣、137 MPa預(yù)置應(yīng)力處理試樣、158 MPa預(yù)置應(yīng)力處理試樣分別在距試樣缺口7 mm、16 mm、6 mm處有硬度異常點(diǎn)。根據(jù)光電能譜和其他硬度分布的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),該軟化點(diǎn)是由于元素聚集或材料缺陷造成的。3.研究了預(yù)置應(yīng)力處理試樣和無(wú)應(yīng)力處理試樣的斷口微觀形貌特征和斷裂性質(zhì)。掃描電鏡圖顯示所有試樣呈現(xiàn)明顯的高周疲勞破壞的特點(diǎn)。在裂紋穩(wěn)定擴(kuò)展的過(guò)程中,疲勞輝紋清晰可見(jiàn)。所有試樣的瞬斷區(qū)斷裂均以韌性斷裂為主,微觀組織中有很多撕裂韌窩,韌窩周?chē)嬖谥浅Ｃ黠@的較薄的撕裂棱,表現(xiàn)出非常典型的韌窩聚合型延性斷裂的特征。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.21
【圖文】：

機(jī)械零件失效破壞中，斷裂、腐蝕、磨損是其主要原因。然而，由于斷裂的突發(fā)性及可能造成的嚴(yán)重后果，人們對(duì)斷裂的研究更為重視。在造成斷裂的諸多因素中，80%以上是由于金屬疲勞導(dǎo)致的[1]。在實(shí)際應(yīng)力遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力的情況下，滿足靜強(qiáng)度的構(gòu)件，仍有發(fā)生破壞的可能。所以，工程技術(shù)人員對(duì)構(gòu)件疲勞更加看重。據(jù)統(tǒng)計(jì)美國(guó)一年因斷裂事故造成的損失約占前一年國(guó)家總產(chǎn)值的 4%，總值將近 1200 億美元。另外在對(duì)兩個(gè)港口 69 艘遠(yuǎn)洋貨輪的失效統(tǒng)計(jì)也發(fā)現(xiàn)：疲勞和斷裂是船舶受損的主要因素。2013 年 7 月，一架飛機(jī)在著陸時(shí)，起落架發(fā)生斷裂。圖 1.1（a）是事發(fā)時(shí)乘客逃生畫(huà)面。圖 1.1（b）是工程中常用的工字鋼發(fā)生斷裂破壞的照片，原本符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的工程設(shè)計(jì)在長(zhǎng)期服役后發(fā)生斷裂事故。為強(qiáng)化金屬材料的抗疲勞性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量工作，也取得了大量成果。其中零件表面殘余應(yīng)力的分布，是有益于提高金屬疲勞強(qiáng)度的。誘發(fā)產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力的具體手段有噴丸、軋制、滾壓等。滲碳滲氮熱處理也可以強(qiáng)化表面，以達(dá)到改善抗疲勞性能的目的。

圖 2.3 da/dN-ΔK 曲線的三個(gè)階段面、清晰的反應(yīng)各個(gè)階段的特征和影響因素，通過(guò)表格對(duì)各區(qū)段特征對(duì)比）。表 2.1 列出了疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)的擴(kuò)展特征擴(kuò)展速率。表 2.1 疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)Ⅰ區(qū) Ⅱ區(qū) Ⅲ低擴(kuò)展速率 中擴(kuò)展速率高擴(kuò)(近門(mén)檻值) (Paris 區(qū)) 單剪切 輝紋或雙滑移 附加靜 高 低響 大 小 大 小 大 大

可編程線切割機(jī)完成。在試樣加工完成后，對(duì)表面狀態(tài)進(jìn)行檢查，確保沒(méi)有劃等缺陷。保證鋁合金材料生產(chǎn)時(shí)的軋制方向與最終試樣長(zhǎng)度方向一致，盡量減程中其他因素的影響。Al5052-H32 鋁板 切割成塊

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號(hào)：2766073