AZ31镁合金疲劳裂纹扩展各向异性研究(2)

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1.7.2 镁合金各向异性研究 7

2 实验方案与内容 10

2.1 实验方案设计 10

2.2 试样制备 10

2.3 疲劳裂纹扩展实验 11

2.3.1 实验设备 11

2.3.2 实验内容 11

2.4 断口表面形貌观察 12

2.4.1 实验设备 12

2.4.2 实验内容 12

2.5 断口组织观察 13

3 实验结果及分析 15

3.1 AZ31镁合金的组织结构及力学性能 15

3.1.1 AZ31基体的金相组织 15

3.1.2 AZ31镁合金的力学性能 15

3.1.3 挤压态AZ31镁合金的各向异性 16

3.2 力学性能结果分析 17

3.2.1 疲劳裂纹扩展曲线 17

3.2.2 拉伸方向对疲劳裂纹长度的影响 17

3.2.3 裂纹扩展区的疲劳裂纹扩展速率曲线 18

3.2.4 镁合金疲劳寿命曲线 19

3.3 断口金相组织观察结果及分析 20

3.4.1 裂纹形核区的断口形貌观察 21

3.4.2 裂纹扩展区的断口形貌观察 21

3.4.3 裂纹瞬断区的断口形貌观察 22

结论 24

致谢 25

参考文献 26

1 绪论

1.1 引言

镁合金是最轻的金属结构材料，其应用性能极佳，同塑料相比，它具有强度高、刚度高、耐热、散热性好、电磁屏蔽、防静电、再生的特点；同铝、钢相比，它具有重量轻、刚度高、阻尼减震、精密成型的优点；另外镁易于回收，从节省能源、走可持续发展战略的角度考虑，镁合金有着广阔的应用前景。我国是镁资源大国、生产大国，出口大国，有效开发高性能镁合金在我国有着重要的工业价值，疲劳是各种工程构件服役期间的主要失效形式之一，80%以上的机械构建破坏源于疲劳失效，对于镁合金结构件亦不例外，同时，镁合金拥有独特的密排六方的晶粒结构，自身存在较大的各向异性，利用镁合金强烈的各向异性（包括原始晶粒取向及晶界的特殊排列方式）来研究其疲劳破坏的围观形变机制是一条新的途径。各向异性越强的金属，可开发潜力越大，同时越需要清楚了解其微观变形机制与各向异性的关系。本文主要针对热挤压AZ31合金在不同轧制方向上的低周疲劳裂纹扩展进行了的研究，以期为此种镁合金的抗疲劳设计和合理使用提供可靠的理论依据。

1.2 镁及镁合金

1774年人们首次发现镁，并以希腊古城Magnesia命名。镁为元素周期表中ⅡA族碱土金属元素，相对原子质量为24.305。在所有的结构金属中，镁的密度最低，纯镁的密度仅为1.7389g/cm3。在镁中添加合金元素，可以形成具有各种性能的合金，满足不同的需求。镁和镁合金既可以铸造成形、直接制各出结构件，也可以通过各种塑性加工和热处理，制备出各种规格的棒、管、线、板、带材和异型材等。对于同种材质，采用不同的方法来制备时，材料的性能也有很大的区别。另外，为了提高镁材的耐腐蚀性能，还可以对其进行表面处理。与其他结构材料相比，镁及镁合金具有一系列的优点，如密度低、比强度和比刚度高、减振性好、电磁屏蔽性能优异、抗辐射、摩擦时不起火花、切削加工性和热成形性好，易回收等。由于这些突出的特点，镁合金在通、电子、通讯、航空航天、国防军工等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。随着镁的提炼及加工技术的发展，镁合金己成为继钢铁和铝之后的第三类金属结构材料，在全世界范围内得到