超聲沖擊對MB8鎂合金攪拌摩擦焊接頭疲勞性能影響研究.pdf

1、鎂合金因其獨特的優(yōu)勢受到了世界各國研究者的重視，鎂合金結構件的疲勞性能因其與實際生產聯(lián)系密切更是得到青睞。相關資料已表明，疲勞斷裂是金屬結構件最主要的失效形式，因此通過相關方法提升鎂合金焊接接頭的疲勞壽命就顯得尤為重要。目前，超聲沖擊技術已經被廣泛應用于改善提升焊接構件的疲勞性能。本文研究對象為MB8鎂合金，采用攪拌摩擦焊方法對MB8鎂合金母材金屬進行對接，研究了超聲沖擊對MB8鎂合金攪拌摩擦焊接頭疲勞性能的影響，探討了超聲沖擊對MB8

2、鎂合金焊接接頭疲勞性能的改善，并分析超聲沖擊表面晶粒細化機理。相關實驗結果如下：
　?。?）在加載頻率為10Hz，應力比R為0.1，試樣承受了拉拉載荷的情況下，MB8鎂合金母材 S-N曲線方程為：lgN=51.88-24.23lgΔσ；焊接接頭 S-N曲線方程為：lgN=22.96-9.9lgΔσ；超聲沖擊態(tài)接頭的S-N曲線方程為：lgN=46.19-22.48lgΔσ。
　?。?）母材試樣在2×106循環(huán)周次下的疲勞強度為

3、75.86MPa，焊態(tài)接頭及超聲沖擊態(tài)接頭在2×106周次下的疲勞強度分別為47.86MPa和59.57MPa。母材的疲勞強度遠高于焊態(tài)試樣和超聲沖擊態(tài)試樣，其中焊態(tài)試樣的疲勞強度為母材試樣的63.09%，經超聲沖擊后焊接接頭的疲勞強度相當于母材的78.52%。超聲沖擊后焊接接頭的疲勞強度提高了近24.47%。
　?。?）在應力水平相同的條件下，經過超聲沖擊處理的焊接接頭疲勞壽命要明顯長于未沖擊的接頭。應力為62.5MPa時疲勞壽

4、命提高了4倍左右；當應力大小為50MPa時焊接接頭的疲勞壽命整體提高了72倍。
　　（4）母材試樣在實驗完成后均斷裂于圓弧過渡的區(qū)域，焊態(tài)及超聲沖擊態(tài)試樣均斷裂于焊縫靠近軸肩邊緣處即熱影響附近。說明該區(qū)域是焊接接頭最薄弱的區(qū)域，超聲沖擊并不能改變接頭的斷裂位置。
　　（5）焊縫接頭的硬度分布呈現(xiàn)出中間高兩邊低的趨勢，焊核區(qū)域的硬度值最高，熱影響區(qū)的硬度值最低。呈現(xiàn)出這種分布趨勢，與焊接接頭不同區(qū)域的晶粒形貌有關。
　　

5、（6）MB8鎂合金母材疲勞斷口裂紋源大多在試樣表面的機械加工微痕處，個別試樣可以在次表面發(fā)現(xiàn)裂紋源；裂紋擴展區(qū)較為平坦光滑，可以觀察到細膩的放射花樣，以裂紋源為中心向周圍發(fā)散并向前延伸，同時伴有疲勞臺階和二次裂紋出現(xiàn)；瞬斷區(qū)以撕裂棱形貌為主，同時伴有少量韌窩出現(xiàn)，MB8鎂合金母材試樣呈現(xiàn)出解理斷裂機制。
　?。?）比較焊態(tài)和超聲沖擊態(tài)接頭試樣，裂紋多起源于焊縫熱影響區(qū)附近的表面缺陷處，少數(shù)焊態(tài)試樣的裂紋起源于內部焊接缺陷，個別超聲

6、沖擊試樣也在內部夾雜物處發(fā)現(xiàn)裂紋源；焊態(tài)和超聲沖擊態(tài)接頭的擴展區(qū)均呈現(xiàn)出清晰的解理河流花樣和大量明亮的撕裂棱條線，同時伴有二次裂紋和解理臺階出現(xiàn)；瞬斷區(qū)依舊能發(fā)現(xiàn)大量的撕裂棱，且韌窩數(shù)量要多于母材斷口，經過超聲沖擊處理的MB8鎂合金焊接接頭的疲勞斷裂機制不會改變，依舊為解理斷裂。
　　（8）超聲沖擊MB8鎂合金晶粒細化機制簡述如下：超聲沖擊初期，晶粒發(fā)生了劇烈的塑性變形，位錯的密度開始增加，少量的位錯開始交互纏結，隨著沖擊時間不斷