AZ31B镁合金断裂韧度与断裂过程温度演化

为研究AZ31B镁合金抵抗裂纹扩展能力,对其开展平面应变断裂韧度试验,同时采用红外热像法记录了试样表面断裂过程的温度演化。结果表明,AZ31B镁合金的断裂韧度为15.33~16.07 MPa·m1/2,断裂过程中裂纹尖端附近的温度演化分为三个阶段:初始稳定阶段、温度升高阶段和最终稳定阶段。温度演化是热弹性效应、裂纹尖端塑性耗散和热传递的综合作用,温度升高的热量来自于裂纹扩展过程中尖端塑性区的能量耗散。材料的断裂韧度和温升有很大关系,断裂韧度越大,温升越高。     

基于CDM法AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

采用临界距离法(CDM)中的点法和线法对AZ31B镁合金对接接头和横向十字接头进行疲劳评定.对两种焊接接头进行了疲劳试验,采用ANSYS有限元软件建模分析,计算出两种评定方法的局部应力参量Δσloc,拟合出相应的S-N曲线,并与疲劳试验结果进行了对比分析.结果表明,采用CDM法可以对镁合金焊接接头进行疲劳评定,其评定结果与疲劳试验结果相符合.依据应力集中大小可以有效预测疲劳断裂位置,在2×106循环次数下,两种焊接接头点法的疲劳强度分别为79.55和49.10MPa,线法的疲劳强度分别为79.01和44.38MPa.     

超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能机理探究

通过超声疲劳试验探究超声冲击对MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的影响。同时,从应力集中、残余应力、晶粒细化等三个因素来探究超声冲击改善MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能的机理。结果表明：在1.0×108寿命下,焊态试样疲劳强度为31.62MPa,冲击态试样疲劳强度为39.81MPa,冲击态试样疲劳强度相较于焊态提高了26%。这说明超声冲击可以明显提高MB8镁合金焊接接头超高周疲劳性能。焊态试样焊趾处应力集中系数Kt1=1.95,冲击态试样焊趾处应力集中系数Kt2=1.67,应力集中系数降低了14.4%,所以超声冲击可以降低焊趾处的应力集中程度。超声冲击后试样焊趾处的应力由残余拉应力转变成残余压应力。超声冲击细化焊趾表面晶粒改善MB8镁合金焊接接头的超高周疲劳性能。     

Ti-22Al-25Nb合金板条组织高温高周疲劳行为

研究了双尺寸板条组织的Ti-22Al-25Nb合金在650 ℃和700 ℃下的高周疲劳行为，采用升降法测试了合金的高温高周疲劳强度极限，当应力比R=-1，循环周次Nf=107次时，650 ℃和700 ℃的疲劳强度极限分别为470 MPa和400 MPa。对于双板条组织的Ti-22Al-25Nb合金，其疲劳裂纹既可萌生于试样表面，也可萌生于次表面，并且高周疲劳裂纹在次表面形核的试样具有更高的疲劳寿命。此外，研究发现双尺寸板条组织在高温高周疲劳损伤过程中以胞状析出的形式发生B2→β+O相变，形成组织中的不均匀区域，促使疲劳裂纹在此优先形核。     

<111>取向DD499合金旋转弯曲高周疲劳性能的研究

研究了DD499单晶高温合金<111>取向700和900℃温度条件下光滑和缺口试样的高温旋转弯曲高周疲劳性能。结果表明:<111>取向DD499合金光滑试样的疲劳强度在700℃为355MPa,在900℃时为400MPa,其疲劳强度和缺口敏感性均随温度的升高而增大。<111>取向DD499合金两种温度光滑试样的疲劳断裂均为多源断裂,断裂机制均表现为沿最密排面{111}面的解理断裂特征;而缺口试样在700℃表现为沿缺口向中心扩展断裂,900℃表现为类似于光滑试样的断裂特征。     

基于能量耗散的Q460焊接接头疲劳强度评估

传统基于温度数据的疲劳强度预测方法,无法揭示疲劳过程背后的不可逆能量耗散机理.针对Q460焊接接头疲劳强度,提出一种新的基于不同载荷等级下能量耗散斜率转折的疲劳强度预测方法,即最大斜率法.采用红外热像仪测得的试件表面实时热像数据,建立高周疲劳过程能量耗散模型,并计算不同载荷等级下的Q460焊接接头能量耗散值.借助不同载...     

汽车用AZ31镁合金的高周疲劳行为研究

研究了挤压态AZ31镁合金的高周疲劳性能。结果表明,采用升降法算出其在R=0.1、Nf=107时的疲劳极限为96.8 MPa,疲劳寿命随着应力的增加而快速降低;拉伸形变能降低其疲劳寿命;疲劳断裂为解理断裂。     

DD98M镍基单晶高温合金900℃高周疲劳行为

研究了无Re第二代单晶高温合金DD98M在900℃时的高周疲劳性能.结果表明:该合金的疲劳寿命随着应力水平的升高而减小,且缺口降低了合金的疲劳强度和疲劳寿命,900℃时光滑和缺口试样的疲劳强度分别为574和360 MPa;利用扫描电镜(SEM)观察疲劳试样的断口形貌,发现缺口试样为多裂纹源断裂,裂纹主要萌生于缺口根部应力集中区域,而光滑试样为单一裂纹源断裂,裂纹源起始于试样表面、次表面疏松处或碳化物处;利用透射电镜(TEM)观察疲劳变形后的位错组态,发现光滑试样中主要以基体通道中的位错滑移为主,高应力水平下会出现位错对切割γ′相,而缺口高周疲劳在高应力下主要变形机制为不全位错切割γ′相形成层错.     

<111>取向DD499合金旋转弯曲高周疲劳性能的研究

研究了DD499单晶高温合金<111>取向700和900 ℃温度条件下光滑和缺口试样的高温旋转弯曲高周疲劳性能。结果表明：<111>取向DD499合金光滑试样的疲劳强度在700 ℃为355 MPa,在900 ℃时为400 MPa,其疲劳强度和缺口敏感性均随温度的升高而增大。<111>取向DD499合金两种温度光滑试样的疲劳断裂均为多源断裂,断裂机制均表现为沿最密排面{111}面的解理断裂特征;而缺口试样在700 ℃表现为沿缺口向中心扩展断裂,900 ℃表现为类似于光滑试样的断裂特征。     

700 MPa级磁轭钢疲劳断裂行为表征与断裂评定

对太钢生产的700 MPa级磁轭钢材料疲劳断裂过程进行了表征，采用ABAQUS软件模拟单次循环下试样的应力和应变场分布，同时采用红外热像仪对其疲劳过程的温度变化进行了监控，探究了疲劳过程中的变形行为，通过分析疲劳过程中700 MPa级磁轭钢表面温度演变规律，对疲劳极限进行了快速评定。结果表明，700 MPa级磁轭钢在疲劳过程中应力、应变均集中于标距处，其疲劳过程中的棘轮应变与温度演变规律相似，均分为3个阶段：初始升高阶段、平稳阶段以及最后断裂再次升高阶段。各循环应力下材料表面温度变化规律相同，并随着应力幅值增加，温度变化值增大。根据温度-应力变化关系得到700 MPa级磁轭钢材料的疲劳极限为309 MPa,与疲劳实验误差6%。     

压铸稀土镁合金高周疲劳试验研究

采用升降法对AZ91D、AZ91D 1?和AZ91D 2?压铸镁合金室温高周疲劳行为进行了试验研究。结果表明:适量稀土Ce的添加能够使压铸镁合金AZ91D的室温拉伸性能和疲劳强度得到提高;利用升降法计算出3种成分合金在应力比R=0.1、循环基数为107下的条件疲劳极限分别为96.7 MPa1、16.3 MPa和105.5 MPa,相当于其抗拉强度的46%左右;合金的疲劳断口呈现出准解理与韧窝断裂的混合特征。     

High cycle fatigue properties of die-cast magnesium alloy AZ91D-1%MM

The high cycle fatigue properties of the die-cast magnesium alloy AZ91D containing 1%mischmetal(mass fraction) at a fatigue ratio of 0.1 were investigated.The difference in the microstructure between the skin and core region of the die-cast magnesium alloy was analyzed by optical microscopy.The mechanical property tests indicate that the values of the tensile strength, elongation and hardness are 185 MPa,1.5%and HBS 70±3 at room temperature,respectively.The p-S-N curve(p=50%) of the die-cast magnesium al...     

微弧表面处理对AZ31B镁合金耐腐蚀及耐腐蚀疲劳性能的影响

采用微弧表面处理技术(微弧氧化MAO和微弧复合MCC)在AZ31B镁合金基体上制备出不同断面结构的防护涂层。通过电化学腐蚀及腐蚀疲劳测试方法,研究了MAO、MCC涂层的电化学腐蚀及腐蚀疲劳性能。结果表明,生长10 min的MAO涂层具有较好的耐电化学腐蚀性能。MAO涂层表面存在微孔和微裂纹,在应力条件下微孔和微裂纹作为疲劳断裂的裂纹萌生点,可加速裂纹的萌生与扩展,使其腐蚀疲劳寿命相较AZ31B合金基体降低了55%。而具有MCC涂层的AZ31B合金试样腐蚀疲劳极限为(64.0±5.4) MPa,比AZ31B合金基体提高了59%。在低应力载荷下(＜80 MPa),微弧复合涂层试样的腐蚀疲劳强度得到明显提高。     

Improving the fatigue property of welded joints for AZ31 magnesium alloy by ultrasonic peening treatment

The fatigue property of AZ31 magnesium alloy and its TIG welded joints were investigated. The ultrasonic peening treatment (UPT) was used to improve the fatigue property of the TIG welded joints, which was treated at the weld toe by the UPT process. The test results show that the fatigue strength of the base metal of AZ31 magnesium alloys is 57.8 MPa, and those of the fillet joint and the transverse cross joint are respectively 20.0 MPa and 17.2 MPa at 2×106 cycles. The fatigue strengths of two kinds of welded joints treated by the UPT are respectively 30.3 MPa and 24.7 MPa, which have been improved by 51.5% and 43.6%, respectively. The fatigue life of the fillet joint specimens is prolonged by about 2.74 times and the fatigue life of the transverse cross joint specimens is prolonged by about 1.05 times when the stress range is at 40.0 MPa.     

含1%混合稀土压铸镁合金的高周疲劳性能

研究含混合稀土1%(质量分数)的压铸镁合金AZ91D在应力比r=0.1的高周疲劳性能。组织分析表明,压铸镁合金试样的表面层和心部的显微组织存在差别。室温条件下抗拉强度为185 MPa,屈服强度为159 MPa,延伸率为1.5%。测试存活率p=50%的p-S-N曲线,结果显示在3.8×105循环周次时的疲劳强度为70 MPa,得出在循环周次103~106之间,p=50%时,S与Np的关系式为lgNp=17.85–6.83lgS。在较低的应力下,一些疲劳试样断口出现擦痕,当缺陷较小时,疲劳断口表现为韧窝、撕裂棱、疲劳条带等韧性断口和准解理的混合特征,属于具有较低韧性的材料。     

基于能量耗散的AZ31B镁合金接头疲劳极限快速评估

疲劳过程中材料的温度升高主要是由能量耗散引起的,可以据此来对材料或构件的疲劳性能进行评估. 试验过程中热边界条件的变化可能会使得评估结果变得不可信,文中利用能量耗散引起的温升对AZ31B镁合金手工TIG焊接头的疲劳性能进行了评估. 为了克服边界条件变化的不利影响,基于线性偏微分方程边值问题的叠加原理将测量得到的原始温度数据拆分成两部分:边界条件引起的温升和能量耗散引起的温升. 在此基础上,进一步提出将能量耗散引起的温升用于疲劳性能评定. 文中就所提出的理论给出了相应的数据处理方法. 结果表明,基于经过处理的温度数据,采用经典能量耗散方法(Risitano法)对去余高接头(ground flush, GF)和原始完整接头(as-welded, AW)疲劳极限的评价结果分别为58.85和62.61 MPa,其相对于由S-N曲线获得的疲劳极限(循环周次为2 × 106)的误差分别为?11.82%和?0.03%.     

Fatigue property comparison of TIG welded joints of magnesium alloy and aluminum alloy

The fatigue properties of the TIG welded joints of both AZ31B magnesium alloy and 5A06 aluminum alloy were investigated.The four types of welded joints were used in fatigue tests,such as butt joints,transverse cross joints,fillet joints and lateral connecting joints.The fatigue strengths at 2×10~6 cycles of the four welded joints of AZ31B magnesium alloy are 39.0 MPa,24.4 MPa,32.1 MPa and 24.2 MPa,which are 55.0%,42.2%,78.0% and 50.2% of that of 5A06 aluminum alloy,respectively.The fatigue strength levels at slope m=3 of the aluminum alloy's welded joints are mostly higher than the FAT recommended by the International Institute of Welding (IIW),while those of the magnesium alloy's welded joints are all lower than the FAT.It is indicated that the FAT of magnesium alloy's welded joints should be established as early as possible in order to be applied in the design of magnesium alloy's welded structures.     

压铸镁合金AZ91D高周疲劳性能研究

研究了压铸镁合金AZ91D在应力比R=0．1条件下的高周疲劳性能。结果表明：AZ91D压铸镁合金的室温条件疲劳强度在应力比R=0．1时大约相当于其抗拉强度的44％；AZ91D合金内部的一些缺陷如夹杂等，容易引起应力集中，从而导致裂纹的萌生；AZ91D合金的疲劳断口可以观察到3个典型区域：疲劳源区、疲劳裂纹扩展区和瞬断区。疲劳裂纹扩展区的疲劳裂纹不明显，疲劳断口呈现出准解理断口的形貌。     

AZ31B镁合金及其焊接接头的疲劳断裂机理

对AZ31B镁合金进行疲劳实验,在2×106循环次数下,母材、对接接头、横向十字接头和侧面连接接头的疲劳强度分别为66.72,39.00,24.38和24.40MPa。采用光学显微镜对裂纹扩展特征进行分析,结果表明,AZ31B母材的疲劳裂纹宏观扩展路径平滑,但微观观察发现疲劳裂纹扩展方向曲弯,有些裂纹分成两岔;裂纹尖端扩展均为沿晶扩展。焊接接头裂纹均在焊趾部位起裂,对接接头和横线十字接头的裂纹沿着热影响区扩展;侧面连接接头的裂纹起裂位于焊脚部位。采用扫描电子显微镜对疲劳断裂机理进行分析。疲劳断口由准解理或解理台阶组成,均为脆性断裂,断口中存在二次裂纹,对接接头中存在疲劳条纹,其间距约为5μm。