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惊闻金属材料疲劳试验新成果,提高抗疲劳性能新思路_拜恩检测-专业第三方检测机构

发表时间:2019-07-12   来源:

金属材料的疲劳试验关系到工程部件和设施的长期安全性问题,所以一直是其力学性能检测的重要组成部分。通过对金属材料检测的研究表明,如果对金属材料进行强烈塑形变形(SPD),产生超细晶粒(UFG)和纳米晶粒(NG)等微观结构,可以实现材料疲劳强度的提高。然而,像以铜为代表的纯金属材料,经SPD处理后疲劳强度似乎达到了100MPa左右的饱和值,这时就很难通过改善SPD加工过程来继续提高抗疲劳性能。而值得注意的是,一些工程金属材料也出现了类似的趋势,包括高强度钢,铜合金和铝合金等。因此,如何通过研究金属材料的疲劳试验,提高金属材料的抗疲劳强度这一难题,具有重要的理论和工程意义。

金属材料疲劳试验通常包括了拉伸疲劳试验、压缩疲劳试验、高温疲劳试验、低温疲劳试验、热疲劳试验、腐蚀疲劳试验、轴向疲劳试验、接触疲劳试验、高周疲劳试验、低周疲劳试验、室温疲劳试验、微动磨损疲劳试验、旋转弯曲疲劳试验等,具体实验项目要求可以根据金属材料的种类及检测需求来选择。

拜恩检测工程师通过系统的金属材料疲劳实验与分析,对几种常规强化方式(细晶强化、应变硬化、固溶强化和弥散强化)在提高疲劳强度方面的优势和局限进行了归纳,并由此提出优化材料疲劳性能的新思路。主要结论如下:

 

  

(1)金属材料疲劳性能的提高研究:通过对多种金属材料的研究表明,细晶及超细晶铜铝合金因其具有尺寸细小均匀且界面稳定的晶粒、低初始位错密度以及适当的合金成分,展现出优于粗晶材料与强塑性变形纳米晶材料的抗疲劳性能。

 

  

 

(2)金属材料损伤机制的整合研究:尽管不同的抗疲劳优化方式对应着各异的金属材料性能机制原理,但均遵循着统一的规律,在微观上集中体现为位错滑移行为,在宏观上则表现对局部疲劳损伤累积的减弱与分散上。

 

  

 

(3)金属材料疲劳性能优化方法的耦合研究:单一优化方法自身的局限易导致金属材料疲劳强度的饱和,而不同优化方式的有机结合为打破这种限制提供了可能。通过基于统一的机制原理下优化方式的耦合,有望满足工业发展对金属材料抗疲劳性能不断提高的需求。

很多时候,金属材料的疲劳破坏是造成机械零件失效的主要原因之一。 通过金属疲劳试验的研究可以有效掌握金属产品的抗疲劳性能的一手资料,然后根据金属材料的特点,适当改进疲劳强度,这些对于如轴、 齿轮、 轴承、 叶片、 弹簧等机械零件, 需要承受不同程度交变载荷,具有重要的参考价值。

 

 

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