挤压zk60镁合金的循环变形与疲劳行为研究

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1、挤压ZK60镁合金的循环变形与疲劳行为研究龚兴华浙amt大学机械工程学院摘要：针对挤压ZK60镁合金在循环变形过程屮变形机制开启的问题，在室温下对试样进行了应变控制(Re=-1)下的单轴疲劳试验，得到了总应变幅为0.25%5%下的半寿命时的稳定应力-应变滞回曲线和应变幅分别为4%、1%和0.35%时的应力-应变滞回曲线，采用超景深三维显微镜和扫描电子显微镜(SEM)观察试样的疲劳断U形貌，运用了宏观力学性能与微观结构分析相结合的研究方法分析其循环变形过程屮的变形机理。研究结果表明：挤压ZK60镁合金

2、的循环变形行为分可为3个不同的部分，应力-应变滞回曲线和疲劳断口形貌随应变幅的变化而变化明显，导致这些差异主要原因是循环变形过程中变形机制的不同。关键词：ZK60镁合金;循环变形;疲劳;微观结构;作者简介：柯云舒(1990-),女，浙江衢州人，硕士研究生，主要从事镁合金力学性能方面的研宄。E-mail:keyunshu@126.com收稿日期：2017-03-21基金：浙江省新苗人才计划资助项B(2016R403077)Cyclicdeformationandfatiguepropertiesfor

3、extrudedZK60magnesiumalloyKEYun-shuGONGXin-huaYANGZeng-yuanCollegeofMechanicalEngineering,ZhejiangUniversityofTechnology;Abstract：AimmingattheproblemsofthedeformationmechanismincyclicdeformationforextrudedZK60magnesiumalloy,strain-controlled(thestrainr

4、atioisRe=-l)cyclicloadingexperimentswerecarriedoutatroomtemperatureobtainingstabilizedstress-strainhysteresisloopsathalf-fatigueliveswithstrainamplituderangingfrom0.25%°%andcyclicstress-strainhysteresisloopsatstrainamplitudesof4%，1%and0.35%,respectivel

5、y.Thesuperdepthoffieldthree-dimensionalmicroscopeandthescanningelectronmicroscope(SEM)wereusedtoinvestigatethefatiguefracture,researchingcyclicdeformationmechanismbytheanalysisofmacro-mcchanicalpropertiesandmicrostructurc.Theexperimentalresultsshowthat

6、thecyclicdeformationbehaviorforextrudedZK60magnesiumalloycanbedividedintothreeparts.Thestress-straincurvesandfracturemorphologychangedwithstrainamplitudeobviouslymainlybecauseofthedifferentdeformationmechanismduringcyclicdeformation.Keyword：ZK60magnesi

7、umalloy;cyclicdeformation;fatigue;microstructure;Received：2017—03—210引言相比传统结构材料，镁合金具有低密度、比强度高、刚度高和优良的可回收性等潸在优点，被广泛应用于交通、航空航天、3C产品等领域［1-3］。具有独特的hep晶格结构，在室温下可开启的滑移系主要为｛0002｝基面滑移，非基面滑移很难发生。除滑移外，孪生作为另一种重要的变形机制可协调室温下c轴的应变，产生的主要孪晶系统有｛10-12｝拉伸孪晶、｛10-11｝压缩孪晶和｛

8、10-11｝-｛10-12｝双孪晶£11。研允表明平行于晶粒c轴拉伸或垂直c轴压缩易产生｛10-12｝拉伸孪晶;而平行于c轴压缩或垂直于c轴拉伸则易激发｛10-11｝压缩孪晶产生1^1。镁合金作为一种结构材料，大多应用在循环载荷作用的工作环境中，其主要失效形式为疲劳。因此，本文将研究镁合金的循环变形与疲劳行为并分析其损伤机理，了解孪生与位错滑移在镁合金循环变形和疲劳中的作用。1试验材料与方法1.1试验材料实验材料为直径76mm的挤压ZK60镁合金商业棒材，其化学成分（