AZ31鎂合金高周疲勞微結構演變及斷口的研究.pdf

1、本論文以商用AZ31熱軋鎂合金板材為研究對象，研究鎂合金高周疲勞微觀組織的演變規律以及疲勞斷口和疲勞后拉伸斷口與微觀組織結構之間的關系。為了獲得不同循環應力后疲勞樣品，我們選取的疲勞循環應力為50MPa、55MPa、60MPa、65MPa、70MPa和90MPa。疲勞后的樣品用EBSD技術和透射電鏡技術分析微觀組織的演變。并且將疲勞后的樣品進行拉伸實驗獲得不同疲勞循環應力后的拉伸力學性能和拉伸斷口。通過對比分析斷口和鎂合金的微觀組織結構

2、，我們得到以下結論：
　?、俳饘俨牧系钠趬勖S疲勞循環應力的增加會減小。當疲勞循環應力小于一定數值時，材料不會產生疲勞失效。試驗結果表明在循環應力低于50MPa時，疲勞循環次數會超過106次，即AZ31鎂合金的疲勞極限為50MPa。
　?、谄谘h應力的增加，會增大疲勞變形過程中樣品內部的應力，使鎂合金更容易激發孿生變形。疲勞循環應力越大的鎂合金疲勞后樣品中的{101-2}孿晶，{101-1}孿晶和二次孿晶的數量會增加。當

3、疲勞循環應力為50MPa時，孿生過程幾乎不參與協調變形。因此在疲勞循環應力為50MPa的樣品中幾乎未發現孿晶。
　?、燮谧冃魏?，鎂合金的晶粒明顯細化。位錯的滑移和在小角度晶界的堆積會形成晶界，使樣品晶粒尺寸減小。疲勞循環的周次，以及疲勞過程中樣品中的位錯密度都對疲勞后平均晶粒尺寸有影響。因此，疲勞循環應力越小，疲勞結束后樣品的平均晶粒尺寸越小。
　?、芷谧冃螘p弱原始AZ31鎂合金板的基面織構強度。疲勞循環周次的增加以及

4、疲勞循環應力的增加都會使鎂合金的織構越發的分散。因此疲勞變形后鎂合金的基面織構強度隨著疲勞應力的增加是先減小再增強，并且當疲勞循環應力為65MPa時，疲勞后的織構最大極密度值最小，為13.6。
　?、萱V合金疲勞斷口分為裂紋源區、裂紋擴展區和最終斷裂區。隨著疲勞循環應力的增加，樣品中應力集中的位置更多，裂紋源的數目也更多。鎂合金疲勞擴展區上有明顯的疲勞輝紋，疲勞擴展區的面積隨疲勞循環應力的增加而減小，擴展區的表面光滑度隨疲勞應力的增

5、加而變得粗糙。疲勞最終斷裂區上的形貌主要為韌窩。隨著循環應力的增加，擴展區和最終斷裂區上的微觀孔洞的數量會增多。
　?、奁谘h過程中，加工硬化和加工軟化同時會產生作用。由于位錯和孿生的競爭機制，疲勞循環應力越小的抗拉強度越高，拉伸力學性能越好。并且，循環應力大的疲勞變形，內部的微觀缺陷也更多，導致疲勞后的拉伸力學性能降低。但是在不穩定的循環過程中，突然一次的應力過載不會引起疲勞破壞，因為在各種應力條件下的高周疲勞后材料的抗拉強度

6、比原始樣的抗拉強度不會降低太多。
　?、咴紭拥睦鞌嗫诒砻姹容^平坦，其斷口微觀結構包括韌窩和少量的微觀孔洞。在斷口表面也很難找到裂紋的源區。疲勞過程中產生的微觀缺陷會成為拉伸開裂的裂紋源區。但是相比較于疲勞斷口，疲勞后的拉伸斷口僅包括裂紋源區和最終斷裂區而沒有裂紋擴展區。
　?、嗬鞌嗫诒砻娴奈⒂^孔洞可能與疲勞過程中產生的孿晶存在關系。因為殘余孿晶數量最多的90MPa應力循環后的拉伸斷口上的微觀孔洞最多。而在疲勞循環應力為