A356铸造铝合金的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展研究

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研究了A356-T6铸造铝合金的缺口疲劳裂纹萌生与早期扩展行为及机制。结果表明,热等静压试样的疲劳抗力优于非热等静压试样。对于钝缺口试样,疲劳裂纹萌生于缺口根部附近的多个平面,最终哪个裂纹源扩展成主裂纹取决于局部微观组织。对于缺口几何形状不同的热等静压和非热等静压疲劳试样,在疲劳过程中,不管是在高应力状态下,还是在低应力状态下,都出现了铝基体的循环塑性变形和共晶

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A5 3 6铸造铝合金的疲劳裂纹萌生及短裂纹扩展研究 周敬恩，冉广

(西安交通大学材料强度国家重点实验室，材料科学与工程学院，西西安，10 9陕 704 )

摘要：研究了 A 5一6铸造铝合金的缺口疲劳裂纹萌生与早期扩展行为及机制。结果表明，等静压试样的疲劳 36T热抗力优于非热等静压试样。对于钝缺口试样，劳裂纹萌生于缺口根部附近的多个平面，疲最终哪个裂纹源扩展成 主裂纹取决于局部微观组织。对于缺口几何形状不同的热等静压和非热等静压疲劳试样，疲劳过程中，在不管是

在高应力状态下，还是在低应力状态下，出现了铝基体的循环塑性变形和共晶硅粒子断裂导致疲劳裂纹萌生。都 对于非热等静压试样，造缩孔在构件的疲劳过程中起着重要作用，即使缺口根部存在较大尺度的铸造缩孔，铸但

导致了疲劳裂纹萌生，也同时观察到疲劳裂纹从共晶硅粒子、属间化合物、基体的滑移带和铁基金属间化但金铝合物等处萌生。对于脆性的 A 5 36铸造铝合金可采用修正的断裂力学参量 z局部应力范围 A - a、 K o或局部应变幅 A/为控制参量来表征疲劳裂纹萌生行为，，缺口有效应力强度因子范围 z 和△,参量可用来表征缺口 e 2作而 a K . 场中短裂纹扩展行为。

关键词：36铸造铝合金；劳裂纹萌生； A5疲短裂纹 中图分类号： G1 6 3 T 6.文献标识码： A文章编号：2 46 5 ( 0 8 0 - 3 - 0 5 -0 1 20 ) 10 40 0 9

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0引言 承受变动载荷的工程构件，疲劳寿命由裂纹萌其 生寿命和裂纹扩展寿命两部分构成，劳裂纹扩展寿疲命部分又包括短裂纹扩展和长裂纹扩展两个阶段，即构件的疲劳寿命Ⅳl表示为 J可： Nt Ni Ⅳ1=+Ⅳ+ () 1

命，为长裂纹扩展寿命。研究表明，疲劳裂纹扩Ⅳ1长展门槛值△认为是材料的性能 J其扩展速率可以 K, 用线弹性断裂力学法通过相应的参量 A K… A t K、 m K、

( )以表征， 予对其扩展机制已经有了深入的了解，在工程上能够对Ⅳ进行可靠的分析和预测[] 2。 - 3然而，于疲劳裂纹萌生和短裂纹扩展的研究尚有待对深入，对其定量描述尚未很好解决。

式中Ⅳl劳裂纹萌生寿命，为短裂纹扩展寿为疲Ⅳ 作者简介：周敬恩( 9 2 0一 )男， 14 .5,山东蓬莱人，教授，

士生博 导师，要从事材料强度、裂与疲劳和机械合金化研究。联主断 系电话：2.2 6 74 0 98 60 6。

铸造铝合金由于具有优异的铸造性能、良好的耐 腐蚀性能、高的强重比和铸件制造成本低、够近终成能

形等特点，在汽车和航空工业上得到了日益广泛的应用，中，1%S-.% M ( 36铸造铝合金通其 A- i 4 g A 5 ) 7 0

基金项目：中美合作项目(西安交通大学 20 10 ) 04 0 2 收稿 E期：0 71-8 t 20—02

常用来制备汽车气缸盖及发动机滑块等构件。铸 J 《金属热处理> 0 8年第 3>0 2 3卷第 1期

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