MG-Zn-Y-Zr合金高周疲勞行為研究.pdf

1、鎂合金作為最輕的金屬材料，普遍應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航天裝備等領(lǐng)域。目前鎂合金受限于其強(qiáng)度而多用于制造非承力部位的零件。重要承力零部件容易在長(zhǎng)時(shí)間交變載荷作用下發(fā)生疲勞斷裂，因此開發(fā)一款高強(qiáng)度和疲勞性能優(yōu)異的鎂合金成為重要的任務(wù)。本課題選取自行開發(fā)的稀土鎂合金Mg-2.3Zn-0.18Y，通過加入不同含量的Zr(0.03，0.06，0.13 at.％)元素以及熱擠壓變形方式得到性能優(yōu)異的Mg-2.3Zn-0.18Y-xZr鎂合金。首先，研究擠

2、壓態(tài)Mg-2.3Zn-0.18Y-xZr鎂合金高周疲勞性能和裂紋萌生、擴(kuò)展機(jī)理;其次，選取高周疲勞性能較優(yōu)的Mg-2.3Zn-0.18Y-0.13Zr合金作為研究對(duì)象，分別通過時(shí)效處理和噴丸處理提高其高周疲勞性能;最后，分別闡述各工藝下的裂紋萌生、擴(kuò)展機(jī)理和強(qiáng)化機(jī)理。得到主要結(jié)論如下:
　　(1)隨著Zr含量的增加，Mg-2.3Zn-0.18Y-xZr(x=0.03、0.06、0.13 at.％)合金的α-Mg平均晶粒尺寸從9.9

3、μm減少到4.8μm;抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率都有所提高，其中Mg-2.3Zn-0.18Y-0.13Zr合金的力學(xué)性能最好，分別達(dá)到346MPa、292MPa和26.7％，其疲勞強(qiáng)度為150MPa。另外，Mg-2.3Zn-0.18Y-0.03Zr合金疲勞斷口顯微組織的粗大晶粒中發(fā)現(xiàn)有孿晶生成，說明孿生變形影響此合金的塑性變形方式。
　　(2)當(dāng)應(yīng)力水平較高(180MPa)時(shí)，擠壓Mg-2.3Zn-0.18Y-xZr合金的高周疲勞

4、裂紋源只有一個(gè)。當(dāng)應(yīng)力水平較低(160MPa)時(shí)，疲勞裂紋源有多個(gè)。裂紋萌生于試樣表面或表面的第二相顆粒處且沿著解理面進(jìn)行擴(kuò)展，呈穿晶斷裂模式。
　　(3) Mg-2.3Zn-0.18Y-0.13Zr合金的較佳時(shí)效處理工藝參數(shù)為180℃、12h。經(jīng)過此時(shí)效工藝參數(shù)處理的Mg-2.3Zn-0.18Y-0.13Zr合金的綜合力學(xué)性能較優(yōu)，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率分別達(dá)到353±4MPa、323±4MPa和20.3％±2.0％。

5、r>　　(4)欠時(shí)效態(tài)Mg-2.3Zn-0.18Y-0.13Zr合金的疲勞強(qiáng)度為160MPa，比擠壓態(tài)合金的疲勞強(qiáng)度高6.7％。這是因?yàn)闀r(shí)效處理當(dāng)中析出的MgZn2相顆粒抑制基面上的位錯(cuò)滑移，提高裂紋萌生的最大應(yīng)力，從而提高合金的疲勞壽命。
　　(5) Mg-2.3Zn-0.18Y-0.13Zr合金較佳噴丸處理的氣壓強(qiáng)度為0.4MPa，且對(duì)噴丸處理的敏感性較大，優(yōu)化區(qū)間較窄。
　　(6)經(jīng)較佳噴丸工藝處理后的Mg-2.3 Z