铸造GW83K镁合金疲劳应变局域化与裂纹萌生行为研究
发布时间：2021-02-17 12:07
镁及镁合金是最轻的金属结构工程材料之一,特别是高性能稀土镁合金具有优异的比强度、比刚度以及良好的减震阻尼性能,在航空航天、军事工业和汽车工业等领域被广泛应用。疲劳是各种工程构件在服役期间的主要失效形式之一,对于结构件的设计和耐久性评估,了解合金的疲劳机理具有重要意义。对于无冶金缺陷的构件而言,疲劳裂纹萌生过程是影响材料疲劳性能的关键因素,疲劳裂纹萌生是疲劳累积损伤过程的结果,而疲劳累积损伤本质上是由局部的不均匀塑性变形,即应变局域化造成的,而且,驻留滑移带（PSBs）的形成以及与晶界（GBs）的交互作用分别引起晶内与晶间应变局域化。此前的疲劳损伤研究主要集中在面心立方（FCC）和体心立方（BCC）金属和合金,它们完整的疲劳损伤过程和内在机制已经被详细的探究和描述,并建立了多种疲劳损伤模型。由于低疲劳性能一直是镁合金结构应用的主要障碍之一,镁合金中的疲劳损伤近年来吸引了大量的研究者。但是,目前的研究大都还局限在不同组织镁合金的宏观力学性能表现、疲劳损伤形貌、裂纹萌生扩展对疲劳性能的影响以及疲劳寿命的预测模型建立上,对疲劳损伤过程和损伤机制本身的研究相对较少,对镁合金组织对疲劳损伤和疲劳性...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
镁中主要的晶面及晶向[2]
疲劳是一种循环微塑性变形过程,其加载应力一般小于使材料发生宏观塑性变形的屈服应力,滑移和孪生也是镁合金在疲劳中的主要晶内塑性变形机制,它们的启动受到加载应力/应变水平和所在晶粒的施密特因子大小影响,但又相互协调,共同作用。M.Matsuzuki和S.Horibe[27]研究了挤压AZ31镁合金在应变控制加载条件下的疲劳行为,发现AZ31镁合金的应力应变滞回曲线特征和平均应力演化都显著受到加载应变幅的影响。在较高的应变幅下,孪生-反孪机制主导塑性应变行为,而在较低的应变幅下,位错滑移机制主导塑性应变行为,即其疲劳寿命在Manson-Coffin曲线上表现出双线性,如图1-2所示。
M.Matsuzuki和S.Horibe[27]研究了挤压AZ31镁合金在应变控制加载条件下的疲劳行为,发现AZ31镁合金的应力应变滞回曲线特征和平均应力演化都显著受到加载应变幅的影响。在较高的应变幅下,孪生-反孪机制主导塑性应变行为,而在较低的应变幅下,位错滑移机制主导塑性应变行为,即其疲劳寿命在Manson-Coffin曲线上表现出双线性,如图1-2所示。Q.Yu,Y.Xiong和YY.Jiang等人[28-31]研究不同加载应变幅对挤压AZ31B,AZ61A和ZK60镁合金疲劳性能的影响,也发现e-N曲线上有明显的转折点将其分成两个部分,并通过显微组织观察证明了加载应变幅对疲劳塑性变形机制的影响规律。如图1-3所示的组织观察结果表明,当应变幅低于0.5%时,在挤压AZ61A镁合金中位错滑移为主要的塑性变形机制;而当应变幅高于0.5%时,除了滑移,晶内可以观察到大量的孪晶,这时候孪生和反孪也在疲劳塑性变形中起到很重要的作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of Mg-8Gd-3Y-0.5Zr（wt.%）alloy fabricated by semi-continuous casting[J]. Jun Yang,Qu-dong Wang,Huan Wang. China Foundry. 2015(04)
[2]Low-cycle Fatigue Behaviors of an As-extruded Mg-12%Gd-3%Y-0.5%Zr Alloy[J]. S.M.Yin,S.X.Li. Journal of Materials Science & Technology. 2013(08)
[3]镁合金应用新进展[J]. 曾小勤,王渠东,吕宜振,丁文江,朱燕萍. 铸造. 1998(11)
博士论文
[1]ZK60和GW103K镁合金高周疲劳行为及其喷丸强化研究[D]. 刘文才.上海交通大学 2011
[2]Mg-Gd-Y-Zr（-Ca）合金的微观组织演变、性能和断裂行为研究[D]. 何上明.上海交通大学 2007
本文编号：3037963
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
镁中主要的晶面及晶向[2]
疲劳是一种循环微塑性变形过程,其加载应力一般小于使材料发生宏观塑性变形的屈服应力,滑移和孪生也是镁合金在疲劳中的主要晶内塑性变形机制,它们的启动受到加载应力/应变水平和所在晶粒的施密特因子大小影响,但又相互协调,共同作用。M.Matsuzuki和S.Horibe[27]研究了挤压AZ31镁合金在应变控制加载条件下的疲劳行为,发现AZ31镁合金的应力应变滞回曲线特征和平均应力演化都显著受到加载应变幅的影响。在较高的应变幅下,孪生-反孪机制主导塑性应变行为,而在较低的应变幅下,位错滑移机制主导塑性应变行为,即其疲劳寿命在Manson-Coffin曲线上表现出双线性,如图1-2所示。
M.Matsuzuki和S.Horibe[27]研究了挤压AZ31镁合金在应变控制加载条件下的疲劳行为,发现AZ31镁合金的应力应变滞回曲线特征和平均应力演化都显著受到加载应变幅的影响。在较高的应变幅下,孪生-反孪机制主导塑性应变行为,而在较低的应变幅下,位错滑移机制主导塑性应变行为,即其疲劳寿命在Manson-Coffin曲线上表现出双线性,如图1-2所示。Q.Yu,Y.Xiong和YY.Jiang等人[28-31]研究不同加载应变幅对挤压AZ31B,AZ61A和ZK60镁合金疲劳性能的影响,也发现e-N曲线上有明显的转折点将其分成两个部分,并通过显微组织观察证明了加载应变幅对疲劳塑性变形机制的影响规律。如图1-3所示的组织观察结果表明,当应变幅低于0.5%时,在挤压AZ61A镁合金中位错滑移为主要的塑性变形机制;而当应变幅高于0.5%时,除了滑移,晶内可以观察到大量的孪晶,这时候孪生和反孪也在疲劳塑性变形中起到很重要的作用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Effects of heat treatment on microstructure and mechanical properties of Mg-8Gd-3Y-0.5Zr（wt.%）alloy fabricated by semi-continuous casting[J]. Jun Yang,Qu-dong Wang,Huan Wang. China Foundry. 2015(04)
[2]Low-cycle Fatigue Behaviors of an As-extruded Mg-12%Gd-3%Y-0.5%Zr Alloy[J]. S.M.Yin,S.X.Li. Journal of Materials Science & Technology. 2013(08)
[3]镁合金应用新进展[J]. 曾小勤,王渠东,吕宜振,丁文江,朱燕萍. 铸造. 1998(11)
博士论文
[1]ZK60和GW103K镁合金高周疲劳行为及其喷丸强化研究[D]. 刘文才.上海交通大学 2011
[2]Mg-Gd-Y-Zr（-Ca）合金的微观组织演变、性能和断裂行为研究[D]. 何上明.上海交通大学 2007
本文编号：3037963
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