擠壓AZ31B鎂合金低周疲勞損傷行為研究.pdf

1、在鎂合金的應用領域中，承力運動零件均可能會因在服役過程中承受交變載荷并常因疲勞而失效，所以深入探究鎂合金在循環變形下疲勞裂紋的萌生與擴展機制，對于鎂合金的工業應用有著重要的意義。同時，孿生作為塑性變形的重要機制，對鎂合金特別是強織構鎂合金的循環變形產生的顯著影響已經有所報導，但其對合金疲勞損傷的影響還沒有被深入分析研究。本文以常見商用強織構鎂合金Mg-3Al-Zn(AZ31B)擠壓材為研究對象，首先通過對擠壓態母材預壓縮的方法制備了含一

2、定初始孿晶的預壓縮態合金；然后通過分別進行應變幅值高于和低于孿晶開動應變閾值的低周疲勞試驗，研究了不同狀態AZ31B合金在不同應變幅值下的循環變形行為并獲得了低周疲勞壽命；隨后通過采用光學顯微鏡(OM)，掃描電鏡(SEM)和背散射電子衍射(EBSD)獲得不同壽命階段疲勞試樣的表面損傷形貌，最后從理論上闡釋了強變形織構鎂合金的低周疲勞損傷失效機制。
　　不同狀態下AZ31B合金的循環變形研究表明，擠壓態和6％預壓縮量AZ31B合金循

3、環應力-應變滯回線表現出很強的不對稱性，2%預壓縮量AZ31B合金的滯回線則表現出對稱性。三種狀態的合金在1%應變幅值時，擠壓態合金具有最大的拉伸應力幅值，6%預壓縮合金具有最大的壓縮應力幅值；預制孿晶分數的增加會改變循環變形時拉壓半周的塑性變形機制，并使得整體循環應力水平不斷降低。而在0.3%應變幅值時，擠壓態合金具有最大拉伸和壓縮應力幅值；兩個預壓縮態合金因少量孿生參與變形，循環應力峰值都有不同程度的下降。
　　低周疲勞壽命研

4、究結果表明，1%應變幅值下擠壓態、2%預壓縮量和6%預壓縮量AZ31B合金的疲勞壽命分別為440周、380周和160周，0.3%應變幅值下的疲勞壽命分別為40000周、22000周和14000周。隨著預制孿晶分數增加，試樣疲勞壽命縮短，可見初始孿晶對于疲勞性能是不利的。
　　對于不同預壓縮量的AZ31B合金疲勞試驗后表面形貌觀察的結果表明，在1%和0.3%應變幅值下滑移帶裂紋均為產生各狀態疲勞損傷的主導機制。孿晶致引裂紋和晶界裂紋