【摘要】： 隨著社會的發(fā)展,人們對于材料的使用要求日益增加,要求材料能夠在各種實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中能有較好的性能。在實(shí)際應(yīng)用中,斷裂是機(jī)械零件和工程構(gòu)件的三種主要失效形式之一,造成的事故往往使生命和財(cái)產(chǎn)受到巨大的損失,而絕大多數(shù)斷裂由疲勞引起。鋅鋁合金材料的工作環(huán)境比較惡劣,多為高溫操作,因此熱疲勞性能是檢測鋅鋁合金的一種重要手段。 本文選用帶預(yù)制裂紋的熱疲勞試樣,以預(yù)制裂紋尖端為起始點(diǎn),裂紋出現(xiàn)至長度達(dá)到0.1um為熱疲勞裂紋萌生階段;裂紋長度大于0.1um以后為熱疲勞裂紋擴(kuò)展階段。以熱疲勞裂紋長度達(dá)到0.1um所需冷熱循環(huán)次數(shù),即熱疲勞裂紋萌生壽命為標(biāo)準(zhǔn)評定鋅鋁合金的熱疲勞性能;以相同循環(huán)次數(shù)下熱疲勞裂紋的長度為標(biāo)準(zhǔn)評定不同試樣對熱疲勞裂紋擴(kuò)展的抗力。隨后對試樣進(jìn)行固溶和時(shí)效處理,探究了熱處理后各個(gè)試樣的熱疲勞性能。本文還進(jìn)行了關(guān)于多元鋅鋁合金的力學(xué)性能的研究。 在本研究條件下,得出以下主要結(jié)論: 裂紋首先都是在試樣缺口附近的缺陷處產(chǎn)生,然后逐漸擴(kuò)展到應(yīng)力集中區(qū)域,也就是缺口處。在鑄態(tài)時(shí),含2.7wt%Si-0.08wt%RE試樣的熱疲勞性能好于2wt%Si,3.5wt%Si-0.14wt%RE和3.5wt%Si-0.2wt%RE試樣的熱疲勞性能。經(jīng)過固溶時(shí)效處理的試樣抗疲勞性能有所提高,其原因在于熱處理后得到合金化程度高的組織;容易產(chǎn)生球化現(xiàn)象,提高了基體的塑性;以及細(xì)化晶粒能延緩熱疲勞裂紋的擴(kuò)展。其中以空冷的熱處理方式最佳。比較2.7wt%Si-0.08wt%RE試樣,3.5wt%Si-0.14wt%RE試樣和3.5%wtSi-0.2wt%RE試樣在鑄態(tài)及固溶時(shí)效的力學(xué)性能,發(fā)現(xiàn)2.7wt%Si-0.08wt%RE試樣的力學(xué)性能較好;熱處理后各個(gè)成分合金的力學(xué)性能比鑄態(tài)狀態(tài)下的好。加入稀土元素后,對合金的力學(xué)性能以及熱疲勞性能均有不同程度的提高。合金熱疲勞裂紋的擴(kuò)展方式為混合擴(kuò)展,裂紋在晶界處萌生并沿晶擴(kuò)展,有穿晶擴(kuò)展趨勢的裂紋迅速止裂或穿晶擴(kuò)展到一定程度后轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐U(kuò)展。
【圖文】：

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位畢業(yè)論文疲勞裂紋擴(kuò)展的一般規(guī)律通常用dal(創(chuàng)~△K的雙對數(shù)坐標(biāo)下的曲線表示，如圖Ll所示，，可以描述為:當(dāng)作用于裂紋尖端的循子幅△K低于門檻值△甄時(shí)，裂紋不擴(kuò)展;當(dāng)應(yīng)力強(qiáng)度因子略大裂紋低速擴(kuò)展且隨從的增加裂紋擴(kuò)展速率快速升高，這一階段地稱為近門檻值擴(kuò)展區(qū):當(dāng)△K繼續(xù)增加，裂紋擴(kuò)展速率由快速種幾乎恒定地升高速率緩慢升高，這一階段的擴(kuò)展被稱為中部穩(wěn)△K進(jìn)一步增加，裂紋擴(kuò)展速率再次變?yōu)榭焖偕咧敝磷罱K斷裂裂紋擴(kuò)展被稱為快速擴(kuò)展區(qū)。

圖1.2疲勞分析中的材料曲線(S一曲線) Fig.l.2Theeurveofs一 infatigue注意到圖1.2中壽命曲線的斜率發(fā)生改變，第二條線的斜率小于第一條曲線斜率。該壽命轉(zhuǎn)變點(diǎn)標(biāo)明了斜率的變化，該點(diǎn)的循環(huán)次數(shù)通常為107。斜率bZ值為0~b:之間的任意值。當(dāng)bZ值為0時(shí)，該轉(zhuǎn)變點(diǎn)為疲勞極限點(diǎn)，當(dāng)應(yīng)力值低于該值時(shí)沒有損傷積累。第二條曲線的方程為:紹=SRIZ件)氣(l.4)如果b:非零，以應(yīng)力為基礎(chǔ)的疲勞極限FL定義為任何進(jìn)一步破壞的截止值，圖1一1中描述了上述的三個(gè)特征。由于實(shí)驗(yàn)的復(fù)雜性和測量試件的變化，以及控制局部應(yīng)力、應(yīng)變的困難，測量曲線具有很大的分散度。MsCE氣nGuE通過考慮fog(Nf)的標(biāo)準(zhǔn)誤差來考慮該分散度。fog伽辦的標(biāo)準(zhǔn)誤差由下式計(jì)算sE·抵R亦丁(l.s)其中sE為fog州今的標(biāo)準(zhǔn)誤差sDx為fog州r)的標(biāo)準(zhǔn)方差R為回歸分析的相關(guān)系數(shù)用這種統(tǒng)計(jì)方法，可?
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TG146.21

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