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基于红外热像法的AZ31B镁合金疲劳寿命预测

张红霞 , 裴飞飞 , 闫志峰 , 王凯 , 王文先 , 刘晓晴 , 吴广贺 , 李咏梅

稀有金属材料与工程

采用红外热像法测量AZ31B镁合金板材在疲劳过程中表面温度场的变化,结果表明,当疲劳载荷大于疲劳强度时,镁合金试样表面的温度变化经历5个阶段:温度上升阶段、温度下降阶段、稳定阶段、断裂前的温升阶段和断裂后温度下降阶段.通过疲劳过程中镁合金试样表面的温度变化规律,基于不同的理论提出了2种预测疲劳寿命的方法:由试验过程中试样表面温升(△TM)特征确定其疲劳寿命,△TM-Nf曲线拟合结果表明,△TM=3.89℃为温升极限值,即△TM＞3.89℃时,试样会发生断裂,与实测疲劳试样的温升值(3.68℃)相比,误差为5.7％;利用能量法提出了镁合金疲劳寿命的计算公式,用能量法和传统试验方法分别绘制S-N曲线,结果具有很好的一致性,用2种方法分别计算了循环次数为1x107时的疲劳强度△σeφ=99.3 MPa、△σesN=99.8 MPa,误差为0.5％.采用红外热像法估算疲劳寿命具有简单、省时等优势.

关键词: AZ31B镁合金 , 疲劳 , 红外热像法 , 疲劳寿命预测 , 能量法