变形镁合金疲劳行为的研究现状
【图文】：
颇Ｊ较拢噢竞辖鸬钠＠褪倜阊鄛肓厛offin-Manson关系;用Morrow模型、SWT模型、Lorenzo模型分别对AZ31镁合金的疲劳寿命进行修正后，建立了AZ31镁合金在应力/应变控制模式下的疲劳寿命计算公式。YU等［16］在对挤压AZ61A镁合金研究时发现，在不同应变比加载条件下，由原SWT模型及修正后的SWT模型得到的疲劳寿命与试验结果均能很好地吻合。近期，有研究人员开始选用基本保持恒定的能量作为疲劳损伤参数来表征镁合金的疲劳寿命［6-7，17］。PAＲK等［6］计算了轧制AZ31镁合金不同方向的疲劳应变能参数，结果如图1所示。图中ΔWp为塑性应变能密度(即每个循环周期塑性应变能)，ΔWt为总应变能密度(即每个循环周期塑性应变能与拉伸弹性应变能之和)，ＲD为轧制方向，ND为轧面的法向。由图1可以发现:沿ＲD和ND加载的试样，其塑性应变能密度与疲劳寿命均呈线性关系，但计算疲劳寿命所用参数不同;总应变能(考虑平均应力效应)密度也与疲劳寿命呈线性关系，并且不需要区分疲劳方向，可以用统一的参数计算镁合金的疲劳寿命。总体来说，有关镁合金疲劳寿命预测的研究较少，涉及的镁合金种类也不多，且研究不够系统和深入，，尤其是在非对称载荷等复杂工况下的疲劳寿命预测研究较为欠缺。图1基于能量模型的疲劳寿命预测［6］Fig．1Fatiguelifepredictionbasedonenergy-basedmodels［6］1．3疲劳裂纹萌生与扩展行为变形镁合金的疲劳裂纹通常萌生于材料表面的滑移带、析出相及孪晶带处［18-19］。裂纹扩展是通过2
猿菩裕噻岣吡ρ绠阅?［43］。近十年来，对含稀土镁合金循环变形及疲劳性能的研究报道很多［10，44-48］。ZHU等［44］发现在相同的外加应变幅下，GW102K稀土镁合金的疲劳寿命要显著高于AZ31镁合金的，两种合金的总应变幅与疲劳寿命在试验范围内均呈近似线性关系，如图2所示。虽然高稀土含量能够显著提高镁合金的疲劳性能，但成本较高。MOKDAD等［10］研究了低稀土钕含量的ZEK100稀土镁合金的疲劳性能，并与不含稀土的AZ31、AM30镁合金进行了对比，发现ZEK100稀土镁合金兼具较高的强度与较好的延性。图2GW102K稀土镁合金和AZ31镁合金的总应变幅-疲劳寿命曲线［44］Fig．2Totalstrainamplitude-fatiguelifecurvesofrareearthcontainingGW102magnesiumalloyandAZ31magnesiumalloy［44］3．2热处理热处理能使镁合金中析出沉淀相，从而有效提高镁合金的力学性能，改善其疲劳性能。ADAMS等［49］在对热轧WE43镁合金进行超高周疲劳试验时发现，经T5(204℃×48h)、欠时效及过时效处理后，镁合金在循环109周次时的疲劳强度相差较大，分别为110，65，65MPa，但平均裂纹扩展速率变化不大。DONG等［50］对Mg-10Gd-3Y镁合金在5种热处理状态下的疲劳性能进行了对比，发现时效处理可提高合金的疲劳强度和疲劳寿命，且峰时效的强化效果最好，疲劳强度提高了10%，但T4及T6热处理后的疲劳强度及寿命比初始挤压态合金的更差，疲劳强度降低了27%。LIU等［51］研究发现，ZK60镁合金在经T5处理后疲劳强度提高了7%，但是经应力幅较大的低周疲劳时，热处理对疲劳强度的提高效果不是很明显。MATSUZUKI等［14］对比了挤压态AZ31镁合金及其经350℃×1h空冷热处理后的疲劳行为，发现两种状态合金的循环应力响应?
【作者单位】： 山东省科学院新材料研究所;山东省轻质高强金属材料省级重点实验室(筹);山东省汽车轻量化镁合金材料工程技术研究中心;中国科学院金属研究所;
【基金】：国家重点研发计划项目(2016YFB0701200)
【分类号】：TG146.22
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