论文部分内容阅读
疲劳断裂是引起焊接结构失效的主要原因,占到结构失效的70%~90%。镁合金具有高强度比、高阻尼、易切削加工性能以及易回收再利用等一系列独特的优点。提高镁合金焊接接头的疲劳强度及改善其疲劳性能,能提高镁合金焊接结构的可靠性及适用性,从而对推广镁合金结构的应用具有深远的意义。本次研究中,通过循环超声冲击处理MB8镁合金焊接接头的焊趾及其附近区域,比较了超声冲击前后对接接头的疲劳性能,并分析了超声冲击MB8镁合金焊接接头表面的纳米化机理。试验结果表明:(1)循环超声冲击试样S-N方程:lgN=21.13-8.67Δσ,焊态试样的S-N方程:lgN=28.17-13.82Δσ,超声冲击态试样S-N曲线方程:lgN=22.04-9.27Δσ;在试验基数为2×106下,冲击态的疲劳强度为49.87MPa,比焊态试样的疲劳强度38.24MPa大约提高了32%。循环超声冲击的疲劳强度为51.33MPa,比超声冲击的疲劳强度大约提高了3%。(2)通过SEM发现冲击前后的试样断口均没有疲劳辉纹。瞬断区存在大量的撕裂棱,同时存在解理小刻面、解理台阶。在断口扩展区都出现了大量的二次裂纹,说明超声冲击并不能改变MB8镁合金焊接接头的断裂方式,都为解理断裂。(3)超声冲击后,在MB8镁合金焊接接头区域的残余拉应力都转变为残余压应力。疲劳试验后,焊接接头区域的残余应力都有很大程度的释放。(4)超声冲击后,MB8接头焊趾区域表面的晶粒细化现象很明显。在相同的冲击时间下,随着超声冲击电流的增大,MB8焊趾区域表层所获得的晶粒尺寸逐渐减小。(5)超声冲击细化MB8镁合金晶粒主要分为以下几个过程:超声冲击初期,焊趾区域发生了严重的塑性变形,位错缠结及位错墙逐渐形成。随后位错缠结及位错墙逐步转变为小角度的亚晶结构,把原始的粗晶粒分割为多个亚晶结构。随着变形量的增加,亚晶在晶界处发生动态再结晶,亚晶最终会转变为纳米晶。(6)超声冲击后试样的表面产生了一层塑性变形层,该层的晶粒得到细化。随着冲击时间的增加冲击表面的耐磨损性、耐腐蚀性能以及材料表面的显微硬度均有不同程度的提高。冲击电流为1.2A,冲击时间为6min的试样比没有击的试样,耐磨损性提高了49.1%、耐腐蚀性提高了52.2%、表面硬度提高了103%。