变形镁合金疲劳行为的研究现状

从疲劳循环变形响应行为、疲劳寿命、疲劳裂纹萌生与扩展等方面,综述了变形镁合金疲劳行为的研究现状,重点介绍了加载条件、环境、表面状态等对变形镁合金疲劳性能的影响,指出添加稀土元素,进行喷丸、表面滚压处理和合理的热处理可提高变形镁合金的疲劳强度,延长疲劳寿命,并分析了各种方法的优劣。对变形镁合金疲劳研究的发展方向进行了展望。     

AZ31B镁合金TIG焊焊接接头的疲劳性能

对8 mm厚AZ31B镁合金板及其三种TIG焊焊接接头的静载拉伸性能和疲劳性能进行试验研究。试验结果表明AZ31B镁合金母材的静载抗拉强度为245.50 MPa,TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的静载抗拉强度分别为193.55 MPa、229.89 MPa、227.39 MPa。脉动循环(r = 0)疲劳试验表明,在2×106循环次数下,AZ31B镁合金母材的疲劳强度为57.81 MPa,为其静载抗拉强度的23.5％。相同循环次数下,AZ31B镁合金TIG焊对接接头、纵向角接接头和非承载十字接头的疲劳强度为24.60 MPa、20.14 MPa、17.25 MPa,分别为母材疲劳强度的42.6 %、34.8 %和29.8 %。按照国际焊接学会的规范,发现镁合金焊接接头的疲劳级别FAT仅为相应铝合金接头疲劳级别FAT的一半。由此看来,疲劳性能是影响镁合金在承受动态载荷结构中应用的主要因素之一。     

红外热像法预测镁合金的疲劳性能

对AZ31B镁合金板材在室温下的高周疲劳性能进行了研究,用红外成像仪测量了疲劳试验过程中合金表面的温度变化;根据疲劳试验过程中温度-应力关系及试样表面温度分布差异,确定疲劳断裂位置和疲劳极限。结果表明:根据合金表面温度变化可以预测疲劳断裂位置;以此法确定的AZ31B镁合金的疲劳极限为107.5MPa,与常规疲劳试验测得的疲劳极限吻合较好;加载初期镁合金升温到一定温度后又下降至室温左右,在断裂前温度快速升高。     

镁合金板成形工艺参数对其成形性能的影响

镁合金热成形时的工艺参数对其成形性能有很大的影响,探讨该影响规律具有重要研究意义。基于国内外镁合金板热拉深的研究现状,论述了成形温度、模具结构与尺寸、压边条件、拉深速度、摩擦和润滑条件等工艺参数对镁合金热成形性能(极限拉深比LDR)的影响规律,指出未来镁合金塑性成形技术的研究方向。     

激光冲击AZ31镁合金的腐蚀疲劳特性研究

为探究激光冲击对AZ31镁合金腐蚀疲劳性能的影响,采用钕玻璃激光器激光冲击处理AZ31镁合金表面,采用透射电子显微镜观察激光冲击后镁合金表层的微观组织,分别在3.5%(wt)氯化钠溶液和空气中测试其三点弯曲腐蚀疲劳性能。微观组织表明激光冲击波导致镁合金表面层产生超高应变速率塑性变形,晶粒内部存在与孪晶相互交叉、相互缠结的高密度位错而导致晶粒细化;腐蚀疲劳曲线表明激光冲击试样疲劳寿命高于冲击前试样,在空气中疲劳寿命提高约38.25%,在溶液中疲劳寿命提高约183.47%,激光冲击AZ31镁合金所产生的微观组织和残余应力是降低其裂纹扩展速率的主要因素。     

Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的不同疲劳行为

对轧制态Mg-12Gd-3Y-0.5Zr镁合金的室温低周、超高周疲劳,高温等温疲劳以及热机械疲劳性能进行了研究,并对其疲劳失效机制进行了分析.结果表明:对室温低周疲劳、超高周疲劳来说,其失效机制主要是夹杂或大的第二相引起的疲劳开裂;对于低周疲劳,裂纹萌生于表面或亚表面,而对于超高周疲劳,裂纹起源于内部;该合金的高温等温...     

镁合金挤压技术及其工艺的研究

挤压技术是提高镁合金性能的主要塑性加工方法之一。研究介绍了挤压技术的特点和优势,目前镁合金挤压技术发展的种类和研究现状,以及挤压工艺对镁合金性能的影响。针对目前镁合金挤压存在的问题和不足,指出了改进和优化方向,展望了镁合金挤压技术未来发展的趋势。     

异种轻质金属铆接接头力学性能实验研究

随着轻量化技术的发展,诸如铝镁合金等轻质金属得以广泛应用,而铆接作为制作异种轻质金属结构件的主要连接方式,研究其疲劳性能具有重要的现实意义.本文首先介绍了AM60和AZ31镁合金铆接接头的成形过程,并制作了铆接接头实验样件.通过光学显微镜观察了铆接接头微观形貌,并通过扫描电镜分别观察了AM60和AZ31镁合金微观结构....     

非线性超声检测镁合金疲劳的仿真和试验

为了利用非线性超声检测AZ31镁合金的早期疲劳损伤,通过现有的本构关系建立了非线性超声检测有限元模型,计算了材料疲劳引起的内部微缺陷长度、数量和宽度变化对非线性超声系数的影响.计算结果表明,材料疲劳产生的微缺陷是产生二次谐波的原因,有限元方法可以有效模拟镁合金材料的超声非线性效应.进行了两个镁合金疲劳试件的非线性超声在线检测试验,研究发现,在镁合金疲劳早期,超声非线性系数随疲劳加载周数单调增加,但在疲劳后期出现了超声非线性系数减小的现象.试验结果表明,超声非线性系数对疲劳早期损伤非常敏感,可以用来表征材料的早期疲劳损伤程度,有限元计算结果与试验结果相吻合.     

表面喷丸工艺提高金属材料疲劳性能试验分析

在航空航天等领域,疲劳失效甚至占到所有零件失效的80％～90％,金属材料的表面强化技术,例如表面喷丸工艺成本较低且适用场景广泛而被工业界和研究人员关注.介绍了ZK60镁合金、Ti60钛合金以及0Cr13Ni8Mo2Al钢在喷丸处理前后疲劳寿命的对比,说明了喷丸技术对多种金属构件的疲劳性能的提升具有非常显著的效果.通过喷丸等表面强化技术可以很好地提高材料的疲劳寿命,从而避免危险事故的发生,节约经济成本.     

基于等效结构应力法的镁合金接头疲劳寿命预测

针对镁合金焊接结构疲劳强度评估方法不全面的问题,在等效结构应力法的研究基础上,提出了镁合金焊接接头疲劳寿命预测方法。基于 200 余个包含不同特征的镁合金接头疲劳试验数据,采用有限元数值模拟,计算试件接头焊趾处的等效结构应力。结合 ASME 标准中对曲线拟合的规范,进行镁合金接头寿命曲线拟合,得出了预测疲劳寿命的常系数 C d 和 h 。将拟合结果与铝材的疲劳寿命曲线进行对比,结果表明,镁合金接头在 1×10^7?次循环下的疲劳强度约为 31.6 MPa ,同等条件下约为铝材疲劳强度的 82% 。该镁合金接头疲劳寿命预测方法可用于评估镁合金结构疲劳强度是否满足轨道车辆车体结构使用需求。     

氮化硅轴承球滚动接触疲劳性能的研究现状

对氮化硅轴承球滚动接触疲劳的研究进行了综述,介绍了影响氮化硅轴承球滚动接触疲劳性能的主要因素,包括气孔、表面微裂纹、表面强度、残余应力、表面粗糙度和润滑条件等,以及介绍了疲劳剥落失效产生的机制,分析了目前研究所存在的问题,并对今后的发展方向进行了展望。     

碳纤维复合材料剪切疲劳试验研究

基于标准ASTM/D7078,采取V型缺口试样的疲劳试验研究碳纤维复合材料CFRP的疲劳性能。首先介绍剪切疲劳的试验条件。通过对试验结果的分析,得到了碳纤维复合材料剪切疲劳的S-N曲线及相应的疲劳极限,试验表明CFRP具有良好的剪切疲劳性能。研究结果可以为碳纤维复合材料的工程应用提供一定的理论基础。     

AZ31B镁合金在高周疲劳过程中的加工硬化/软化行为及温度变化

使用红外热像仪测试AZ31B镁合金在疲劳和拉伸过程中的温度变化,并对疲劳后的AZ31B镁合金试样进行拉伸试验,研究了疲劳过程中该合金的加工硬化/软化行为。结果表明:当疲劳时的最大应力高于其疲劳强度时,AZ31B镁合金在疲劳过程中的温度变化可依次分为初始升温阶段、温度下降阶段、温度稳定阶段、快速升温阶段和断裂后自然降温阶段;随循环次数增加,试样交替发生加工硬化和软化,导致疲劳后试样的抗拉强度呈先增后降再增的变化趋势;由于疲劳时不同应力水平引起了不同程度的加工硬化,使得疲劳后试样的抗拉强度随疲劳时最大应力的增大而增大。     

镁合金低周疲劳寿命预测模型探讨

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境下应力控制的低周疲劳试验,采用Basquin模型、SWT模型、应变能-寿命模型等模型进行了镁合金低周疲劳的寿命预测。在此基础上,基于连续介质损伤力学的不可逆热力学理论,将镁合金的低周疲劳损伤视为一个不可逆的耗散过程,用熵来反映系统的耗散过程,并以每一次循环的平均应变增量来反映平均应力对材料的影响,提出了一种新的镁合金低周疲劳寿命预测模型。用该模型进行了镁合金的低周疲劳寿命预测,预测结果与实测结果符合较好,同时相比上述其他模型,该模型具有较好的预测效果。     

镁合金低周疲劳损伤演化模型探讨

通过铸造镁合金AZ91D和变形镁合金AZ31B室温环境应力控制的低周疲劳试验,基于连续损伤力学,选取平均应变的变化作为损伤变量,将镁合金的低周疲劳损伤演化划分为损伤初始阶段、损伤稳定阶段和循环末期的快速损伤阶段,各阶段的损伤分别以形核损伤、微裂纹损伤和主裂纹损伤为主。在此基础上建立了三阶段损伤模型和两阶段损伤模型,并用上述损伤模型进行了镁合金的低周疲劳损伤演化分析。研究结果表明:相对于经典的低周疲劳损伤模型,采用三阶段损伤模型和两阶段损伤模型所得损伤曲线与试验结果符合较好,能较好地反映镁合金低周疲劳损伤的演化过程。     

主要稀土元素对镁合金组织和性能的影响

介绍了几种常用镁合金,并说明了稀土元素加入到这些镁合金中,对其组织和性能的影响。讨论了Ce、Y、Nd、Sc等主要稀土元素在镁合金中细化晶粒、提高镁合金力学性能的机理。对稀土镁合金的应用和发展进行了评价和展望。     

滚动接触疲劳试验机的研究现状

滚动接触疲劳试验机主要用于研究材料在模拟工况条件下的接触疲劳性能。本文就国内外已经实际应用的滚动接触疲劳试验机的现状及接触疲劳试验基本工作原理加以介绍,并就滚动接触疲劳试验机的发展方向作了探讨。     

CNTs/AZ91复合材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金法和热挤压工艺制备了碳纳米管增强AZ91镁合金(CNTs/AZ91)复合材料,研究了复合材料在干滑动条件下的摩擦磨损性能、磨损形貌及磨损机制,并与AZ91镁合金基体的进行了对比。结果表明:由于CNTs的自润滑和增强作用,复合材料的摩擦磨损性能明显优于基体合金的;随着载荷和CNTs质量分数增加,复合材料的摩擦因数逐渐降低;随着载荷增加,复合材料的磨损量增大;在相同的载荷下,复合材料的磨损量随CNTs质量分数的增大而减小;AZ91镁合金的磨损机制为疲劳磨损和磨粒磨损,复合材料的磨损机制以轻微的粘着磨损和磨粒磨损为主。     

镁合金表面微弧氧化技术研究进展与展望

综述了镁合金微弧氧化技术的研究现状,介绍了微弧氧化生成膜层的机理,电解液、添加剂以及电参数对氧化膜层性能的影响,不同后处理对膜层的改善作用。探讨了镁合金微弧氧化技术今后的发展趋势。