等静压铍材高周疲劳寿命研究

发布时间：2021-11-28 08:46

　　采用拉-拉加载方式对等静压铍材进行高周疲劳试验,根据试验数据绘制了S-N曲线,获得其疲劳极限,并运用扫描电镜观察疲劳断口形貌。结果表明,等静压铍材在指定疲劳寿命10⁷次下的疲劳极限为385 MPa;疲劳裂纹萌生于铍材试样边缘处,裂纹穿过晶界与相邻晶粒内的微裂纹连接合并长大;铍材试样发生瞬时解理断裂,形成主要由疲劳源和放射区构成的断口形貌;疲劳源尺寸随最大循环应力的减小而增大。 

【文章来源】：稀有金属与硬质合金. 2020,48(04)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

高周疲劳试验用试样

铍属于有色金属,有色金属的S-N曲线是无明显水平线的,故直接用力学试验测定理论疲劳极限是不可能的。因此,工程实践中根据使用要求测定材料在指定疲劳寿命N=107次下的条件疲劳极限[8],已能满足实际工程中的疲劳强度设计需求。分别在6个应力水平下进行疲劳试验,得到铍材在不同应力条件下的疲劳寿命数据,并绘制S-N曲线,如图2所示。由图2可知,在载荷应力为385 MPa时,铍材相对应的疲劳寿命为107次。由于此点在平直区间,因此,可认为385 MPa为等静压铍材指定疲劳寿命为107次的疲劳极限。405 MPa为S-N曲线拐点,曲线在拐点前后发生了变化。载荷大于405 MPa范围内疲劳寿命曲线呈连续下降趋势,此区域内随施加在试样上载荷的减小,疲劳寿命缓慢增加,表明此区域内材料的疲劳寿命受到的外力影响很小;S-N曲线斜率越大的区间,外力的影响越小。载荷小于405 MPa范围内S-N曲线呈现出平直的趋势,此区域内随着施加在试样上载荷的减小,疲劳寿命急剧增加,表明此区域内材料的寿命受外力的影响很大;S-N曲线斜率越小的区间,外力的影响越大。因此,在长寿命区,提高材料的强度可延长其应力疲劳寿命;在短寿命区,提高材料的塑性可延长其应变疲劳寿命[9]。

由式(3)可知,在对数坐标系中,应力水平与疲劳寿命之间具有线性关系[10-12]。令x=lgN,y=lgσmax,采用最小二乘法原理对疲劳试验数据进行拟合,得到铍材的lgσmax-lgN疲劳寿命曲线,如图3所示。由图3看出,等静压铍材的lgσmax-lgN疲劳寿命曲线为一条连续下降的曲线,随着施加在试样上载荷的降低,疲劳寿命逐渐延长。根据图3得到回归方程:


本文编号：3524104