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固溶AZ80棒材低周疲劳性能研究(4)

时间:2017-06-15 21:02来源:毕业论文
(2)低周疲劳时,塑性变形量较大,不再使用N曲线,而用△pN曲线描述材料的疲劳抗力。这是由于低周疲劳时,试样表面应力达到屈服强度,故在N曲线运动


(2)低周疲劳时,塑性变形量较大,不再使用σ—N曲线,而用△εp—N曲线描述材料的疲劳抗力。这是由于低周疲劳时,试样表面应力达到屈服强度,故在σ—N曲线运动上有一段较为平坦。这时应力水平只要有少量改变就对疲劳寿命影响很大,采用σ—N曲线时数据分散,难以描述实际寿命变化。
(3)低周疲劳破坏存在几个裂纹源。由于应力水平较高,裂纹形核期较短,只占总寿命的10%,裂纹扩展速率较大,低周疲劳显微断口的疲劳带较粗,间距也宽一些,并常常不连续。
(4)低周疲劳寿命取决于塑性应变幅,而高周疲劳寿命则决定于应力幅或应力场强度因子范围,但两者都是循环塑性变形累积损伤的结果。
Ⅱ)循环硬化与循环软化
金属承受恒定应变范围循环加载时,循环开始时的应力应变滞后回线是不封闭的,只有经过一定周次后才形成封闭滞后回线。金属材料由循环开始状态变成稳定状态的过程,与其在循环应变作用下的形变抗力有关。这种变化有两种情况,即循环硬化和循环软化[10-12]。
若金属材料在恒定应变范围循环作用下,随循环周次增加其应力(形变抗力)不断增加,或是在等应力控制下,应变随循环次数的增加而减小,即为循环硬化,如图1.1(a)(b);若在循环过程中,应力逐渐减小,或是应变逐渐增加,则为循环软化,如图1.1(c)(d)[19]。无论是产生循环硬化的材料,还是产生循环软化的材料,它们的应力-应变滞后回线只有在应力循环周次达到一定值后才是闭合的,此时即达到循环稳定状态。对于每一个固定的应变范围,都能得到相应的稳定滞后回线。将不同应变范围的稳定滞后回线的顶点连接起来,便得到一条循环应力-应变曲线。
循环应变会导致材料形变抗力发生变化,使材料的强度变得不稳定,特别是由循环软化材料制作的机件,在承受大应力循环使用过程中,将因循环软化产生过量的塑性变形而使机件破坏。因此,承受低周大应变的机件,应该选用循环稳定或循环硬化型材料。
金属材料产生循环硬化还是循环软化取决于材料的初始状态、结构特性以及应变幅和温度等。
退火状态的塑性材料往往表现为循环硬化,而加工硬化的材料则往往是循环软化。试验发现,循环应变对材料性能的影响与它的σb/σs比值有关。当材料的σb /σs >1.4时,表现为循环硬化;而σb/σs <1.2时,表现为循环软化;σb/σs比值在1.2~1.4的材料,其倾向不定,但这类材料一般比较稳定,没有明显的循环硬化和循环软化现象。另外,也可用应变硬化指数n来判断循环应变对材料性能的影响,当n<0.1时,材料表现为循环硬化;当n>0.1时,材料表现为循环硬化或循环稳定。
1.4.2 镁合金疲劳理论
Ⅰ)镁合金的疲劳曲线:
    金属疲劳试验通常是在循环应力或循环应变条件下进行,测得应力-寿命(S-N)曲线或应变-寿命(ε-N)曲线。由于应力控制的疲劳试验具有更广泛的工程应用意义,故关于疲劳裂纹萌生与扩展及应力-寿命曲线的研究较多,而关于应变-寿命曲线的研究很少。
铸态镁合金中存在铸造孔洞和非金属夹杂物时,由于它们充当非扩展疲劳裂纹而使镁合金存在疲劳极限。
变形镁合金及无铸造缺陷的铸造镁合金则不存在疲劳极限,且变形镁合金通常比铸造镁合金具有更高的疲劳性能(如图1.2所示) [12,13] 。
Ⅱ)镁合金疲劳裂纹的萌生和扩展:
镁合金为密排751方结构,在室温下位错运动主要是沿着基面(0001)和方向<112(—)0>滑移,而在高温下位错更易沿着{101(—)1}棱锥面和{101(—)0}棱柱面上<112(—)0>的晶向滑移,密排751方结构材料的另外一种非基面塑性变形方式是沿着{101(—)2}、{101(—)1}、{112(—)2}和{112(—)1}面的孪生,其中{101(—)2}面的孪生在镁合金中最为常见[13-15] 。 固溶AZ80棒材低周疲劳性能研究(4):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_9237.html
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