疲勞裂紋萌生分析課件

疲勞裂紋萌生分析疲勞裂紋萌生分析1裂紋萌生

金屬材料在循環(huán)載荷作用下其內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化,宏觀上表現(xiàn)為試樣強(qiáng)度或硬度的升高或降低,即循環(huán)硬化或軟化。一般表現(xiàn)為高強(qiáng)度材料軟化,低強(qiáng)度材料硬化。形變產(chǎn)生滑移，少數(shù)滑移線形成寬而集中的粗滑移帶,這種滑移帶在試樣表面侵入較深,稱為駐留滑移帶(PSB)。它們導(dǎo)致循環(huán)變形的局部化,促使在駐留滑移帶、晶界和表面夾雜物處萌生疲勞裂紋。裂紋萌生金屬材料在循環(huán)載荷作用下其內(nèi)部結(jié)構(gòu)將發(fā)生變化2PSB處萌生裂紋PSB處萌生裂紋3沿晶界的疲勞裂紋沿晶界的疲勞裂紋4第二相界面開裂裂紋還會(huì)在表面疏松處，表面夾雜物處，腐蝕坑處萌生。第二相界面開裂裂紋還會(huì)在表面疏松處，表面夾雜物處，腐52524合金裂紋萌生和生長(zhǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)用材料為5mm厚2524合金軋制板材，板材熱處理狀態(tài)為T34，即固溶淬火后冷軋變形4%，然后自然時(shí)效到性能穩(wěn)定，其屈服強(qiáng)度為360MPa。疲勞試樣沿板材長(zhǎng)度方向截取并拋光表面，以便觀察裂紋萌生和擴(kuò)展情況。疲勞試驗(yàn)在MTS?810材料試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，應(yīng)力比R=?0.1，頻率為15Hz，環(huán)境溫度為25℃，相對(duì)濕度為15%。在疲勞試驗(yàn)過程中周期性地中止試驗(yàn)以便觀察裂紋萌生和擴(kuò)展行為，用光學(xué)顯微鏡觀察合金的初始金相組織，用SEM和EDS觀察疲勞斷裂表面和分析合金中第二相粒子化學(xué)成分。采用光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察分析裂紋萌生和擴(kuò)展行為。2524合金裂紋萌生和生長(zhǎng)試驗(yàn)試驗(yàn)用材料為5mm6試驗(yàn)結(jié)果：由圖（a）可見，疲勞初期在一個(gè)樣品上，可同時(shí)觀察到多個(gè)微小裂紋，這些裂紋在不同位置萌生。試驗(yàn)結(jié)果：7主要的裂紋萌生位置如下：1.含F(xiàn)e、Mn的Al7Cu2(Fe，Mn)雜質(zhì)相開裂，見圖（c）；2.未溶解的過剩相(可能是θ(Al2Cu)相和S(Al2CuMg)相)開裂，見圖（d）；主要的裂紋萌生位置如下：83.第二相粒子與基體的界面開裂，見圖（e），說明這些粒子本身不容易開裂；4.團(tuán)簇狀的粒子間開裂，見圖（f）；3.第二相粒子與基體的界面開裂，見圖（e），說明這些粒子本身95.沿著晶界開裂，但相對(duì)于與粒子有關(guān)的裂紋萌生而言，沿著晶界萌生裂紋似乎比較少(見圖4(b))試驗(yàn)結(jié)論：第二相粒子在疲勞裂紋萌生過程中起關(guān)鍵作用；絕大部分裂紋都是在粗大粒子上或粒子、基體界面上萌生。5.沿著晶界開裂，但相對(duì)于與粒子有關(guān)的裂紋萌生而言，沿著晶界10參考文獻(xiàn)【1】 鄭子樵，陳圓圓等，2524?T34合金疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展行為【2】 劉曉燕,何曉梅,董潔，2Cr13鋼的疲勞裂紋萌生與擴(kuò)展行為【3】 王仁智等，疲勞裂紋萌生的微