《Al-Zn-Mg合金拉扭複合微動疲勞行為及其微觀機理研究》是依託西南交通大學，由蔣小松擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Al-Zn-Mg合金拉扭複合微動疲勞行為及其微觀機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔣小松
- 依託單位：西南交通大學
項目摘要,結題摘要,
由高速列車關鍵部件普遍存在的微動疲勞問題，對高速列車關鍵材料之一的Al-Zn-Mg合金進行系統的拉壓微動疲勞和拉扭複合微動疲勞試驗，對其在微動疲勞過程中的細微觀結構進行觀察。通過設計點接觸條件下的微動疲勞試驗裝置實現拉壓和拉扭複合微動疲勞，對其進行建模與接觸力學數值模擬，分析應力幅值對材料的拉壓和拉扭複合微動疲勞特性及壽命的影響。在數值模擬、巨觀試驗和微觀試驗結果相結合的基礎上，綜合運用摩擦學和疲勞的研究方法，研究拉壓和拉扭複合微動疲勞失效的特點及其機制，揭示在微動疲勞過程中微動磨損和疲勞的競爭關係；研究Al-Zn-Mg合金中的第二相與材料微動疲勞裂紋萌生與裂紋擴展的關係；建立材料的微觀組織演變規律及微動疲勞損傷的微觀機制。Al-Zn-Mg合金拉扭複合微動疲勞特性及其微觀機理的研究，為提高我國高速高速列車關鍵部件鋁合金的套用水平，建立材料的評價方法和技術，以及其安全使用具有重要的意義。
由高速列車關鍵部件普遍存在的微動疲勞問題，對高速列車主要材料之一的Al-Zn-Mg合金進行系統的拉壓微動疲勞和拉扭複合微動疲勞試驗，對Al-Zn-Mg合金在微動疲勞過程中的微觀結構進行觀察。通過設計點接觸條件下的微動疲勞試驗裝置實現拉壓和拉扭複合微動疲勞，對其進行建模與接觸力學數值模擬，分析接觸應力、應力幅值和頻率對材料的拉壓和拉扭複合微動疲勞特性及壽命的影響。結果表明在Al-Zn-Mg合金拉壓微動疲勞和拉扭複合微動疲勞中，循環軟化的程度隨著應力幅值的提高增加；循環軟化的所需的微動疲勞周期隨著接觸應力的提高縮短；Al-Zn-Mg合金拉壓微動疲勞和拉扭複合微動疲勞壽命遠低於在相同條件下不承受接觸應力的純疲勞壽命並隨接觸應力、應力幅值和頻率的增加而降低。通過數值模擬計算，對於Al-Zn-Mg合金拉壓微動疲勞，接觸面均存在粘著區、滑動區和張開區且隨應力幅值或者接觸應力的變化而改變。根據Al-Zn-Mg合金微動損傷過程中微動斑形貌特徵，可以將微動區域劃分為部分滑移區、滑移區以及混合區，微動疲勞斷裂過程包括裂紋萌生、裂紋擴展到斷裂。微動疲勞裂紋萌生源為試樣和微動橋接觸處的微動磨損處，材料特性與微動疲勞因素影響微動疲勞裂紋的擴展方式。位錯結構和位錯密度在循環載入過程中會發生變化，由於位錯的互動作用導致在這些區域產生應變集中而使塑性變形受阻從而使微裂紋形核，材料的微結構顯著影響材料的斷裂行為。
