镁合金及铝合金高周疲劳寿命及裂纹扩展行为的红外表征

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4、Ⅲ⋯洲㈣㈣洲Y2693644IRCharacterizationofHigh—cycleFatigueLifeandFatigueCrackPropogationBehaViorforMagnesiumAlloyandAluminumAlloyDissertationSubmittedtoTaiVuanUniversitVofTeclulologyla1VUanUn1VerSltVOtleCnnOlOgVFortheDegreeofMasterofEngineeringName：Liu

5、Xiaoqing▲一Number：2011510145Supervisor：Prof．ZhangHongxiaM句or：MaterialsProcessingEngineeringResearchSubject：StudyonMaterialsJoiningandInterfaceBehaViorDate：2014／05Address：Taiyuan，ShanXi万方数据声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集

6、体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：童l直1睦日期：墅I垒．蝰，乏曼关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后

7、遵守此规定)o导师签名：妻亟乏!篮．日期：沥垆、，。亏D万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文镁合金及铝合金高周疲劳寿命及裂纹扩展行为的红外表征摘要由于材料特点和能源优势，镁合金和铝合金等轻质合金广泛应用于航天航空等交通运载结构中，这些结构均承受交变载荷易发生断裂失效。疲劳断裂是无明显塑性变形的低应力断裂，一旦发生疲劳破坏事故，人们的生命和财产将受到严重的威胁。红外热像法以其具有实时、显示直接、无损等优点被用于分析金属材料疲劳性能。镁合金和铝合金两种材料导热率不同，影响其在疲劳载荷下热辐射能力。本文利用红外热

8、像仪测量两种材料的温度变化规律，分析两种合金材料的疲劳寿命和裂纹扩展特征，研究拓宽了红外热像法的应用，具有一定理论意义和实用价值。利用红外热像仪对AZ3lB镁合金和6061．T6铝合金在高周疲劳载荷作用下试样表面的温度变化进行分析测试，通过分析温度演化曲线的初始温升特征，提出一种快速预测疲劳寿命的理论模型；根据试样在疲劳断裂过程中的红外热像图来实时监测裂纹扩展趋势和测量裂纹尖端塑性区尺寸，从而对AZ31B镁合金和606l—T6铝合金的疲劳裂纹扩展特征进行研究。在疲劳加载过程中，当加载应力大于材料的疲劳强度时，

9、AZ3lB镁合金试样表面的温度变化可以分为五个阶段：温度迅速上升阶段、温度降落阶段、温度平稳阶段、温度再次升高阶段和温度陡降阶段；当加载应力低于材料的疲劳强度时，试样表面的温度变化不明显，温度演化曲线中的温度变化均低于2℃。6061．T6铝合金试样表面的温度变化可以分为四个阶段：温度升高阶段，温度缓慢下降阶段，温度缓慢上升阶段和温度快速升高阶段。根据热力学定律提出的预测疲劳寿命的理论模型及疲劳断裂过程不T万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文同。基于温度演化曲线的初始温升斜率用于建立预测疲劳寿命的理论模型，A

10、Z31B镁合金板材预测疲劳寿命的理论模型为‰3l嘏=707．07300；6061．T6铝合金预测疲劳寿命的模型为Ⅳ606lR=13．30036，用该模型预测的疲劳寿命与疲劳试验结果相吻合。利用理论公式和红外热像图测定裂纹尖端塑性区尺寸，结果表明：AZ31B镁合金理论公式计算的裂纹尖端塑性区为3．7I砌2，热像法测得AZ31B镁合金启裂时裂纹尖端塑性区为4．1IIull2，两种方法结果误差为9．7％；6061．T6铝合金理论公式计算的裂纹尖端塑性区为3．3111】一，热像法测得6061．T6铝合金启裂时裂纹尖端

11、塑性区为3．5删秤，两种方法结果误差为5．7％。关键词：红外热像法，AZ3lB镁合金，6061．T6铝合金，疲劳寿命预测，裂纹尖端塑性区II万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文IRCHARACTERIZATIONOFHIGH．CYCLER气TIGUELIFEANDFIATIGUECRACK．PROPOGATIONBEHAVl0RFORⅣ队GNESIUMALLOYANDALUMINUMALLOYAB