金属材料超高周疲劳研究综述

从20世纪80年代日本的学者提出钢铁材料在超过107的应力循环出现疲劳破坏的现象后,到20世纪90年代这一现象得到欧洲学者的重视,并通过很多合金的1010应力循环的超声疲劳实验数据证明这一现象的存在。至此,超高周疲劳研究在国际上逐渐成为疲劳研究领域的一个热点。文中论述金属材料超高周疲劳研究的背景及意义,介绍最近几年超高周疲劳的研究成果,回顾金属疲劳研究的历史,明确超高周疲劳在疲劳研究史上的地位,提出今后超高周疲劳研究的课题。

初始尺寸对超声疲劳试样的影响及铝合金6063疲劳试验验证

狗骨形试样具有中间等截面段试验有效区。采用悬链线代替圆弧线的轮廓方程,获得了狗骨形试样的解析计算方法。分析结果表明,试样初始尺寸在一定范围内取值时轮廓方程代替所引起的误差控制在3%以内。可通过增大变截面段长度或粗、细端的半径比来缩短试样长度,但增大变截面长度会降低试样位移应力系数。尽管狗骨形试样的位移应力系数不如沙漏形试样,但狗骨形比沙漏形更节省试验材料,而且其位移应力系数也足够满足试验要求。铝合金6063的超声疲劳试验表明,狗骨形试样的设计等式是可行的。铝合金6063的S-N曲线呈现持续下降的趋势,其疲劳裂纹扩展以剪切方式进行,并且呈现裂纹表面萌生机制。疲劳源区与裂纹扩展区之间存在明显的台阶。

Ni-Cr合金在不同频率下的室温高低周疲劳行为研究

对Ni-Cr合金分别用不同频率进行室温低周疲劳试验(0.1 Hz^0.3 Hz,10~3~10~5周次)、常规高周疲劳试验(150 Hz,10~4~10~7周次)和超高周疲劳试验(20 k Hz,10~5~10~9周次),对三种疲劳形式下的应力寿命试验结果进行比较,并采用三参数幂函数能量-寿命曲线对试验数据进行统一表征。对疲劳断口进行扫描电镜观察分析可知:随着疲劳载荷幅的降低,疲劳裂纹源呈现由多处表面裂纹萌生转换为单个表面裂纹萌生,再转换为次表面裂纹萌生的趋势。