鎂合金及鋁合金高周疲勞壽命及裂紋擴展行為的紅外表征.pdf

1、由于材料特點和能源優(yōu)勢，鎂合金和鋁合金等輕質(zhì)合金廣泛應(yīng)用于航天航空等交通運載結(jié)構(gòu)中，這些結(jié)構(gòu)均承受交變載荷易發(fā)生斷裂失效。疲勞斷裂是無明顯塑性變形的低應(yīng)力斷裂，一旦發(fā)生疲勞破壞事故，人們的生命和財產(chǎn)將受到嚴(yán)重的威脅。紅外熱像法以其具有實時、顯示直接、無損等優(yōu)點被用于分析金屬材料疲勞性能。鎂合金和鋁合金兩種材料導(dǎo)熱率不同，影響其在疲勞載荷下熱輻射能力。本文利用紅外熱像儀測量兩種材料的溫度變化規(guī)律，分析兩種合金材料的疲勞壽命和裂紋擴展特征，

2、研究拓寬了紅外熱像法的應(yīng)用，具有一定理論意義和實用價值。
　　利用紅外熱像儀對AZ31B鎂合金和6061-T6鋁合金在高周疲勞載荷作用下試樣表面的溫度變化進行分析測試，通過分析溫度演化曲線的初始溫升特征，提出一種快速預(yù)測疲勞壽命的理論模型;根據(jù)試樣在疲勞斷裂過程中的紅外熱像圖來實時監(jiān)測裂紋擴展趨勢和測量裂紋尖端塑性區(qū)尺寸，從而對AZ31B鎂合金和6061-T6鋁合金的疲勞裂紋擴展特征進行研究。
　　在疲勞加載過程中，當(dāng)加載應(yīng)

3、力大于材料的疲勞強度時，AZ31B鎂合金試樣表面的溫度變化可以分為五個階段:溫度迅速上升階段、溫度降落階段、溫度平穩(wěn)階段、溫度再次升高階段和溫度陡降階段;當(dāng)加載應(yīng)力低于材料的疲勞強度時，試樣表面的溫度變化不明顯，溫度演化曲線中的溫度變化均低于2℃。6061-T6鋁合金試樣表面的溫度變化可以分為四個階段:溫度升高階段，溫度緩慢下降階段，溫度緩慢上升階段和溫度快速升高階段。
　　根據(jù)熱力學(xué)定律提出的預(yù)測疲勞壽命的理論模型及疲勞斷裂過程

4、不同?；跍囟妊莼€的初始溫升斜率用于建立預(yù)測疲勞壽命的理論模型，AZ31B鎂合金板材預(yù)測疲勞壽命的理論模型為NAZ31BR=707.07300;6061-T6鋁合金預(yù)測疲勞壽命的模型為N6061R=13.30036，用該模型預(yù)測的疲勞壽命與疲勞試驗結(jié)果相吻合。
　　利用理論公式和紅外熱像圖測定裂紋尖端塑性區(qū)尺寸，結(jié)果表明:AZ31B鎂合金理論公式計算的裂紋尖端塑性區(qū)為3.7 mm2，熱像法測得AZ31B鎂合金啟裂時裂紋尖端塑性