多元锌铝合金的热疲劳和力学性能的研究

发布时间：2020-06-01 00:12

【摘要】： 随着社会的发展,人们对于材料的使用要求日益增加,要求材料能够在各种实际应用环境中能有较好的性能。在实际应用中,断裂是机械零件和工程构件的三种主要失效形式之一,造成的事故往往使生命和财产受到巨大的损失,而绝大多数断裂由疲劳引起。锌铝合金材料的工作环境比较恶劣,多为高温操作,因此热疲劳性能是检测锌铝合金的一种重要手段。 本文选用带预制裂纹的热疲劳试样,以预制裂纹尖端为起始点,裂纹出现至长度达到0.1um为热疲劳裂纹萌生阶段;裂纹长度大于0.1um以后为热疲劳裂纹扩展阶段。以热疲劳裂纹长度达到0.1um所需冷热循环次数,即热疲劳裂纹萌生寿命为标准评定锌铝合金的热疲劳性能;以相同循环次数下热疲劳裂纹的长度为标准评定不同试样对热疲劳裂纹扩展的抗力。随后对试样进行固溶和时效处理,探究了热处理后各个试样的热疲劳性能。本文还进行了关于多元锌铝合金的力学性能的研究。 在本研究条件下,得出以下主要结论: 裂纹首先都是在试样缺口附近的缺陷处产生,然后逐渐扩展到应力集中区域,也就是缺口处。在铸态时,含2.7wt%Si-0.08wt%RE试样的热疲劳性能好于2wt%Si,3.5wt%Si-0.14wt%RE和3.5wt%Si-0.2wt%RE试样的热疲劳性能。经过固溶时效处理的试样抗疲劳性能有所提高,其原因在于热处理后得到合金化程度高的组织;容易产生球化现象,提高了基体的塑性;以及细化晶粒能延缓热疲劳裂纹的扩展。其中以空冷的热处理方式最佳。比较2.7wt%Si-0.08wt%RE试样,3.5wt%Si-0.14wt%RE试样和3.5%wtSi-0.2wt%RE试样在铸态及固溶时效的力学性能,发现2.7wt%Si-0.08wt%RE试样的力学性能较好;热处理后各个成分合金的力学性能比铸态状态下的好。加入稀土元素后,对合金的力学性能以及热疲劳性能均有不同程度的提高。合金热疲劳裂纹的扩展方式为混合扩展,裂纹在晶界处萌生并沿晶扩展,有穿晶扩展趋势的裂纹迅速止裂或穿晶扩展到一定程度后转变为沿晶扩展。
【图文】：

江苏大学硕士学位毕业论文疲劳裂纹扩展的一般规律通常用dal(创~△K的双对数坐标下的曲线表示，如图Ll所示，，可以描述为:当作用于裂纹尖端的循子幅△K低于门槛值△甄时，裂纹不扩展;当应力强度因子略大裂纹低速扩展且随从的增加裂纹扩展速率快速升高，这一阶段地称为近门槛值扩展区:当△K继续增加，裂纹扩展速率由快速种几乎恒定地升高速率缓慢升高，这一阶段的扩展被称为中部稳△K进一步增加，裂纹扩展速率再次变为快速升高直至最终断裂裂纹扩展被称为快速扩展区。

图1.2疲劳分析中的材料曲线(S一曲线) Fig.l.2Theeurveofs一 infatigue注意到图1.2中寿命曲线的斜率发生改变，第二条线的斜率小于第一条曲线斜率。该寿命转变点标明了斜率的变化，该点的循环次数通常为107。斜率bZ值为0~b:之间的任意值。当bZ值为0时，该转变点为疲劳极限点，当应力值低于该值时没有损伤积累。第二条曲线的方程为:绍=SRIZ件)气(l.4)如果b:非零，以应力为基础的疲劳极限FL定义为任何进一步破坏的截止值，图1一1中描述了上述的三个特征。由于实验的复杂性和测量试件的变化，以及控制局部应力、应变的困难，测量曲线具有很大的分散度。MsCE气nGuE通过考虑fog(Nf)的标准误差来考虑该分散度。fog伽办的标准误差由下式计算sE·抵R亦丁(l.s)其中sE为fog州今的标准误差sDx为fog州r)的标准方差R为回归分析的相关系数用这种统计方法，可?
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG146.21

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本文编号：2690667