预扭转对挤压AZ31镁合金超高周疲劳性能的影响

目的研究各向异性和预扭转处理对挤压AZ31镁合金组织演变和超高周疲劳性能的影响规律,探索不同角度预扭转处理下AZ31镁合金的超高周疲劳断裂机制。方法设计狗骨形和三喉部试件,沿挤压方向(ED)和径向方向(RD)对狗骨形试件进行超声疲劳实验,对两方向三喉部试样的主喉部进行预扭转,并对预扭转后的三喉部试件进行超声疲劳实验,采用金相显微镜和扫描电镜(SEM)对疲劳实验后的试件进行显微组织观察,通过分析不同状态下的疲劳断口形貌,探索合金的超高周疲劳机制。结果狗骨形试件沿ED和RD方向单轴超声疲劳的S-N曲线为连续下降的直线,两直线接近平行,其疲劳寿命减小的趋势一致。当试件加载相同应力幅值时,ED-AF试件疲劳寿命高于RD-AF试件。与初始样相比,预扭转后沿ED方向试样的疲劳寿命大于3.6256×105周次,疲劳寿命提高2倍以上;沿RD方向试样疲劳寿命大于5.1285×105周次,疲劳寿命提高10倍以上。结论ED-AF试件初始疲劳变形机制为位错滑移-孪生,随着循环周次累积后转为孪生-退孪生循环;RD-AF试件疲劳变形机制为孪生-退孪生循环。挤压形成的流线型微观结构降低了疲劳裂纹扩展的速率,增加了裂纹的阈值水平,造成两方向的S-N曲线不同。预扭转变形引入的{1012}拉伸孪晶改变了超高周疲劳加载过程中的疲劳机制,延长了退孪生过程,抑制了试样沿c轴方向拉伸时的位错滑移;使ED和RD方向上的疲劳性能均得到改善。

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本文档关键词:挤压,扭转,镁合金,超高,影响