《孿晶引致的變形鎂合金低周疲勞微觀損傷行為研究》是依託上海交通大學，由董傑擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：孿晶引致的變形鎂合金低周疲勞微觀損傷行為研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：董傑
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
輕質鎂合金運動零部件減重效應大，在循環載荷作用下往往以疲勞的方式失效，研究清楚鎂合金的疲勞失效行為和提升其疲勞性能意義重大。本項目選取AZ31B和GW83擠壓變形鎂合金，通過初始織構、預變形和拉壓循環應變幅值等控制不同體積分數的靜態孿晶、動態孿生-去孿孿晶和殘餘累積孿晶參與低周疲勞變形和損傷過程，利用高分辨掃描電鏡及其電子襯度技術(SEM-ECC)和電子背散射衍射技術(EBSD)，以及共聚焦顯微鏡(CM)等先進觀測手段，深入研究各種孿晶誘發疲勞微裂紋機制，孿晶與駐留滑移帶、晶界之間競爭萌生微裂紋機制，孿晶引致微裂紋的擴展和合併行為，裂紋沿孿晶界和晶界競爭擴展機制等科學問題，獲得孿晶微裂紋對裂紋萌生壽命和擴展壽命的量化貢獻，期望建立鎂合金孿晶疲勞裂紋萌生和擴展物理模型，為將來基於合金成分、織構、晶粒度和析出相等來調控孿晶體積分數、進而調控變形鎂合金疲勞壽命奠定理論基礎。
結題摘要
輕質鎂合金運動零部件減重效應大，在循環載荷作用下往往以疲勞的方式失效，研究清楚鎂合金的疲勞失效行為和提升其疲勞性能意義重大。本項目系統研究清楚了在低周循環載荷下擠壓AZ31、ZK60 和GW83鎂合金的疲勞壽命，孿生主導變形的AZ31和ZK60合金體現出兩段式疲勞壽命曲線，而孿生參與變形的Gw83合金體現出三段式疲勞壽命曲線。ZK60合金的循環變形機制為：當應變幅值小於0.35%時，循環變形機理是基面滑移。當應變幅值在0.35%-5%之間時，孿生-去孿行為參與循環變形。GW83合金循環塑性變形機制：當應變幅值低於拐點應變幅值，滑移為主要變形機制；當應變幅值大於拐點應變幅值，滑移和孿生為主要變形機制。AZ31合金的疲勞損傷機制為：在1%應變幅值時的疲勞損傷主導機制為滑移帶裂紋，孿晶對疲勞損傷也有貢獻。在0.3%應變幅值時的疲勞損傷主導機制為滑移帶裂紋。GW83合金疲勞損傷機制：應變幅值為0.5%時，微裂紋主要萌生於駐留滑移帶和晶界，然後沿駐留滑移帶緩慢擴展；臨近疲勞失效時基體中存在大量的微裂紋，而無明顯主裂紋。應變幅值為1.2%時，微裂紋主要萌生於晶界，疲勞裂紋萌生壽命占總疲勞壽命的50%；後半疲勞壽命階段微裂紋沿晶界迅速長大，合併其它小裂紋形成主裂紋；未發現表面孿晶引致的表面裂紋。預製孿晶大幅度降低AZ31合金的疲勞性能，首先萌生少量的孿晶界裂紋，隨著循環周增加，孿晶致引裂紋大量萌生，但是幾乎不擴展；晶界裂紋和母晶粒的PSB裂紋沒有明顯增加。疲勞末期，主裂紋迅速產生並擴展，且遭遇孿晶裂紋或PSB，會發生偏折。孿晶內部形成PSB裂紋，顯著降低鎂合金疲勞壽命。目前已發表7篇高水平學術論文。研究結果對於豐富鎂合金的塑性變形理論、疲勞機理和調控鎂合金的疲勞性能具有重要意義。
