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镁合金AM50、AZ91的疲劳裂纹扩展行为和高温力学性能的研究

龚政  
【摘要】: 本文在查阅大量相关文献基础上,对AZ91、AM50镁合金的疲劳裂纹扩展特性和高温拉伸力学性能进行了一定的研究。借助于扫描电镜和透射电子显微镜,分析了拉伸变形和疲劳断裂的微观机制。 对镁合金的疲劳裂纹扩展特性的研究表明:载荷比r对镁合金AZ91,AM50裂纹扩展行为具有很大的影响。r值越大,裂纹扩展速率越高,疲劳门槛值△K_(th)越小;试样厚度t对镁合金AZ91、AM50稳态裂纹扩展速率的影响没有r值那么明显。试样厚度增大,稳态裂纹扩展速率略有减小。但是,试样厚度影响试样的疲劳寿命和门槛值:试样越厚,疲劳寿命越长,门槛值越大;在试样尺寸和加载条件相同的情况下,AM50的疲劳裂纹扩展速率较AZ91小,疲劳寿命则比AZ91长。载荷比r影响试样的断口形貌:载荷比r越大,对应相同△K值出的断口小平面越多,韧窝越少。裂纹扩展过程当中,两种合金均存在着裂纹闭合效应;塑性诱发的裂纹闭合是镁合金的主要裂纹闭合机制。裂纹闭合效应比AZ91好被认为是AM50试样比AZ91疲劳寿命高的根本原因。由于AM50合金的韧性比AZ91好,形变硬化能力强,k_(op)比AZ91高,△K_(eff)值则比AZ91低,因此AM50合金由塑性诱发的裂纹闭合效应比AZ91大。 对镁合金高温拉伸力学性能研究则表明,温度对镁合金高温力学性能有显著的影响:对所有试样,随温度不断升高,抗拉强度σ_b、屈服强度σ_(0.2)不断降低,延伸率δ则不断升高。在试样拉伸整个变形过程中,存在着应变硬化(形变强化)现象;温度显著影响试样的硬化常数:温度越高,硬化常数越低。 试样中稀土的含量影响试样的力学性能指标σ_b(抗拉强度)、σ_(0.2)和延伸率δ:适量的稀土可显著提高σ_b、σ_(0.2),并一定程度上提高其延伸率δ,这是因为稀土与镁可形成本身热稳定性非常好的化合物,并且可时效强化。稀土对AM50合金力学性能改善的效果 硕士学位论文 要比 AZgl好,这与基体合金中 Zn的含量有关。由于 AZgl镁合金 中的Zn含量远高于AM50中Zn的含量,而形成了另一种强化相 (MgZfl*,这种稀土相耐热性能不如 MglZRE被认为是稀土对 AZgl合金力学性能改善的效果要比AM50差的根本原因。


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