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AZ与AM系列挤压变形镁合金的低周疲劳变形行为

陈克豹  
【摘要】:作为一种具有高比强度和比刚度的轻质金属材料,镁合金已在汽车、航空、计算机及通讯等工业领域获得了广泛的应用。疲劳是各种工程构件服役期间的主要失效形式之一,对于镁合金结构件亦不例外。因此,研究镁合金的疲劳变形和断裂行为不仅具有理论意义,而且也具有一定的实用价值。本文主要针对不同处理状态的AZ和AM系列挤压变形镁合金的低周疲劳行为进行了系统的研究,以期为此种镁合金的抗疲劳设计和合理使用提供可靠的理论依据。 低周疲劳实验结果表明:不同处理状态的挤压变形AZ31镁合金在本实验所采用的外加总应变幅下均表现为循环应变硬化;挤压态和时效态AZ61镁合金在低的外加总应变幅下表现为循环稳定其后发生循环应变硬化,在其他外加总应变幅下则呈现循环应变硬化,而固溶态以及固溶+时效态AZ61镁合金在所有外加总应变幅下均表现为循环应变硬化;不同处理状态的挤压变形AM20和AM30镁合金可以表现为循环应变硬化、循环应变软化和循环稳定,主要取决于外加总应变幅的高低和热处理状态。热处理可以有效地提高热挤压AZ31镁合金在较高外加总应变幅区下的疲劳寿命,但降低合金在较低外加总应变幅区下的疲劳寿命;时效处理可以有效地提高挤压变形AZ61镁合金在较低外加总应变幅区间的疲劳寿命,而固溶+时效处理则降低挤压变形AZ61镁合金的疲劳寿命;固溶+时效处理可有效提高挤压变形AM20镁合金在较高外加总应变幅下的疲劳寿命,而固溶处理可提高挤压变形AM30镁合金在较高和较低外加总应变幅区间的疲劳寿命。不同处理状态的AZ和AM系列挤压变形镁合金的弹性应变幅、塑性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间的关系可分别用Basquin和Coffin-Manson公式来描述,其循环应力幅与塑性应变幅之间呈线性关系;在较高的外加总应变幅下进行疲劳变形时,不同处理状态的AZ和AM系列挤压变形镁合金循环滞后回线上压缩变形部分的宽度大于拉伸变形部分的宽度,表现出明显的拉-压不对称循环变形行为。在总应变控制的疲劳加载条件下,不同处理状态的AZ和AM系列挤压变形镁合金的疲劳裂纹均是以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展且呈现典型的解理断裂特征。


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