基于紅外熱成像鎂合金材料疲勞裂紋擴展的試驗研究.pdf

1、鎂合金是目前在工程應(yīng)用中密度最低的金屬結(jié)構(gòu)材料，具有高比強、高比模、高阻尼以及優(yōu)異的鑄造、切削加工性能和易回收等優(yōu)點，在汽車、航空航天、國防等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值和廣闊的應(yīng)用前景，但其疲勞性能不足已經(jīng)影響了其進一步的廣泛應(yīng)用。紅外熱成像技術(shù)是當前快速發(fā)展的一種新型檢測技術(shù)，具有非接觸性、高靈敏度、高分辨率、顯示直觀等一系列優(yōu)點，而且這項技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到材料疲勞性能的研究之中。應(yīng)用紅外熱成像技術(shù)來研究鎂合金材料的疲勞性能具有十分重要的意義

2、。
　　 本文利用紅外熱成像技術(shù)，分別對平行于擠壓方向(ED)和垂直于擠壓方向(TD)的AZ31B鎂合金板材的疲勞裂紋擴展過程中試件表面溫度的變化情況進行監(jiān)測，分析疲勞裂紋尖端溫升值與裂紋長度的對應(yīng)關(guān)系，試件表面溫度分布差異與裂紋擴展趨勢的關(guān)系，并分別對其裂紋擴展機理進行了研究，將兩個方向的疲勞裂紋擴展過程及其機理進行比較分析。疲勞裂紋擴展的試驗結(jié)果表明，在疲勞裂紋擴展過程中，鎂合金板材表面溫度變化經(jīng)過一個升溫、降溫的過程，在穩(wěn)

3、定擴展階段，溫度變化不大，在快速擴展階段，溫度呈明顯上升趨勢。平行于擠壓方向的AZ31B鎂合金板材的三組試件最高溫升值分別為A1試件10.89℃，A2試件15.19℃，A3試件12.37℃；垂直于擠壓方向的AZ31B鎂合金板材的四組試件最高溫升值分別為B1試件14.89℃，B2試件17.47℃，B3試件16.86℃，B4試件15.30℃。分別對其疲勞裂紋擴展速率進行測定，da/dN-ΔK曲線的Paris公式常量C和n如下：平行于擠壓方向

4、的AZ31B鎂合金板材在3.7<ΔK≤5.5MPa·m1/2的范圍內(nèi)為3.66×10-8和3.67，在5.5<ΔK≤6.1MPa·m1/2范圍內(nèi)為1.00×10-21和22.1，在6.1<ΔK≤12.0MPa·m1/2范圍內(nèi)為1.57×10-5和1.60；垂直于擠壓方向的AZ31B鎂合金板材在5.7<ΔK≤7.5MPa·m1/2范圍內(nèi)為9.71×10-13和5.17，在7.5<ΔK≤12.6MPa·m1/2范圍內(nèi)為2.37×10-7和3