疲劳裂纹萌生分析

疲劳裂纹萌生分析裂纹萌生金属材料在循环载荷作用下其内部结构将发生变化,宏观上表现为试样强度或硬度的升高或降低,即循环硬化或软化。一般表现为高强度材料软化,低强度材料硬化。形变产生滑移，少数滑移线形成宽而集中的粗滑移带,这种滑移带在试样表面侵入较深,称为驻留滑移带(PSB)。它们导致循环变形的局部化,促使在驻留滑移带、晶界和表面夹杂物处萌生疲劳裂纹。PSB处萌生裂纹沿晶界的疲劳裂纹第二相界面开裂裂纹还会在表面疏松处，表面夹杂物处，腐蚀坑处萌生。2524合金裂纹萌生和生长试验试验用材料为5mm厚2524合金轧制板材，板材热处理状态为T34，即固溶淬火后冷轧变形4%，然后自然时效到性能稳定，其屈服强度为360MPa。疲劳试样沿板材长度方向截取并抛光表面，以便观察裂纹萌生和扩展情况。疲劳试验在MTS−810材料试验机上进行，应力比R=−0.1，频率为15Hz，环境温度为25℃，相对湿度为15%。在疲劳试验过程中周期性地中止试验以便观察裂纹萌生和扩展行为，用光学显微镜观察合金的初始金相组织，用SEM和EDS观察疲劳断裂表面和分析合金中第二相粒子化学成分。采用光学显微镜和扫描电镜观察分析裂纹萌生和扩展行为。试验结果：由图（a）可见，疲劳初期在一个样品上，可同时观察到多个微小裂纹，这些裂纹在不同位置萌生。主要的裂纹萌生位置如下：1.含Fe、Mn的Al7Cu2(Fe，Mn)杂质相开裂，见图（c）；2.未溶解的过剩相(可能是θ(Al2Cu)相和S(Al2CuMg)相)开裂，见图（d）；3.第二相粒子与基体的界面开裂，见图（e），说明这些粒子本身不容易开裂；4.团簇状的粒子间开裂，见图（f）；5.沿着晶界开裂，但相对于与粒子有关的裂纹萌生而言，沿着晶界萌生裂纹似乎比较少(见图4(b))试验结论：第二相粒子在疲劳裂纹萌生过程中起关键作用；绝大部分裂纹都是在粗大粒子上或粒子、基体界面上萌生。参考文献【1】郑子樵，陈圆圆等，2524−T34合金疲劳裂纹的萌生和扩展行为【2】刘晓燕,何晓梅,董洁，2Cr13钢的疲劳裂纹萌生与扩展行为【3】王仁智等，疲劳裂纹萌生的微细观过程与内部疲劳极限理论THANKS!