LY12铝合金早期性能退化下超声非线性系数测量和金相观察.pdf

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1、第38卷第1期北京工业大学学报VOl_38NO．12012年1月JOURNALOFBEIJINGUNIVERSITYOFTECHNOLOGYJan．2012LY12铝合金早期性能退化下超声非线性系数测量和金相观察吴斌，李佳锐，颜丙生，何存富(北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124)摘要：针对材料早期力学性能退化问题，通过试验研究了疲劳加载下LY12铝合金试件的超声非线性系数和微观结构特征变化．结果表明，早期性能退化情况下，超声非线性系数和微观形态随着疲劳程度发生变化．超声非线性测量和微结构观察相结合的方法对于材料早期力学性能退化的疲劳寿命评

2、估具有潜在的应用前景．关键词：超声非线性；材料性能退化；疲劳；微观结构；位错中图分类号：TB302．5；TB551文献标志码：A文章编号：0254—0037(2012)O1—0022—0006UltrasonicNonlinearCoeficientMeasurementandOpticalObservationofLY12AluminumAlloyatEarlyDegradationStagesWUBin，LIJia—rui，YANBing—sheng，HECun—fu(CollegeofMechanicalEngineeringandAppliedEle

3、ctronicsTechnology，BeijingUniversityofTechnology，Beijing100124，China)Abstract：Consideringmechanicalpropertiesofmaterialsforearlymaterialdegradation，thenonlinearultrasoniccharacteristicsandmicrostructurechangesforfatiguedLY12aluminumalloyspecimensareexperimentallyinvestigated．Result

4、sshowthatthedegradationatearlystagesaccompaniesbytheuhrasonicnonlinearcoeficientchangesandmicromorphologicalvariety．Themethodcombinedwithultrasonicnonlinearmeasurementsandmicrostructureobservationhasapotentialapplicationprospect{fatiguelifeassessmentofearlydegradation．Keywords：ultr

5、asonicnonlinear；materialdegradation；fatigue；microstructure；dislocation机械设备中常有金属部件处在循环载荷的作用力学、声学和材料学领域的一些研究进展表明，材料下产生疲劳失效，甚至发生突然断裂．金属材料疲内部疲劳损伤变化和微裂纹会引起非线性力学行劳是材料在某些条件下损伤逐渐累积的过程，首先为．在评估材料性能方面，超声非线性检测方法有表现为材料微观组织结构和弹塑性的变化，然后表着明显优于传统方法的理论物理模型。，能从本现为疲劳微裂纹的产生，最后表现为裂纹扩展直至质上反映材料缺陷和疲劳损伤对超声波

6、传播过程的材料失效。．据统计，约70％以上的机械部件失影响，为进一步准确评价材料早期疲劳损伤的程度效都是由疲劳损坏引起的．利用传统超声检测技提供了可能’．关于超声非线性无损检测技术的术通过线性特征检测材料疲劳特征的方法可对在疲研究已取得较大进展’．研究表明，疲劳程度可劳后期产生宏观裂纹及大变形的试件进行有效评以用非线性系数表征，且相对于基频声波，高频谐波估，但对材料早期力学性能退化并不敏感．近年来，分量对材料疲劳寿命等更为敏感．超声非线性无损收稿日期：2010-03—04．基金项目：国家自然科学基金资助项目(10772008)；北京市教委科技计划重点资助项目

7、(KZ200810005001)．作者简介：吴斌(1962一)，男，教授，博士生导师，主要从事无损检测新技术、现代测控技术与方法方面的研究，E-mailWb@bjut．edu．an．第1期吴斌，等：LY12铝合金早期性能退化下超声非线性系数测量和金相观察23检测技术具有广阔的应用前景．然而，目前大多数的LY12铝合金试件进行，截取中间有效应变部分，研究集中在检测材料宏观非线性特征变化方面．对加工成直径12ITlm、长40Film的圆柱形棒件，如图1于不同疲劳程度下疲劳加载的累积作用，特别是结所示，经表面打磨抛光后进行疲劳试验．合相应微观变化的研究工作，还鲜见

8、报道．本文以LY12铝合金试件为研究对象，对其进行不