[發明專利]一種提高鎂合金非對稱應力工況疲勞性能的方法

有效

• 申請號: 202011558113.5
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112779486B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 賈艷艷;陳凌
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學
• 主分類號: C22F1/06
• 分類號: C22F1/06
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 穆祥維

本發明公開了一種提高鎂合金非對稱應力工況疲勞性能的方法，將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫20℃～30℃環境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉?壓循環應力載荷進行一次預加載，一次預加載后的樣品采用高于屈服極限的拉?壓循環應力載荷進行過載處理，過載處理后的樣品采用低于屈服極限的拉?壓循環應力載荷進行二次預加載，然后將樣品置于脈沖電場中利用脈沖電流對樣品進行處理，完成對鎂合金樣品的處理。本發明基于瞬時過載，在鎂合金材料內部形成殘余壓應力，抵消非對稱應力工況棘輪效應的影響，同時利用脈沖電流恢復及提高材料韌性及進一步細化材料晶粒，提高材料非對稱應力工況下的疲勞性能。

技術領域

本發明屬于鎂合金材料性能的技術領域，是針對提高鎂合金非對稱應力工況疲勞性能的方法。

技術背景

近年來，由于鎂合金在汽車、航空航天等領域的大量應用，關于如何提高鎂合金疲勞性能的研究得到了廣泛的關注。目前，提高鎂合金疲勞性能的研究側重于材料內部的晶粒細化及表面強化等方面，以稀土元素添加、熱處理、預變形、噴丸強化等方法為主，對于實際工況下的疲勞性能等方面的研究較少。

實際工況中，鎂合金部件多承受非對稱循環應力載荷的作用，除疲勞載荷外，部件還承受平均應力導致的棘輪效應的影響，隨著平均應力導致的棘輪應變的累積，鎂合金的疲勞壽命呈現明顯的降低。目前，針對鎂合金非對稱應力工況下的疲勞研究較少，有研究采用噴丸強化的方法在材料表面形成納米層，利用納米層中的殘余壓應力來降低非對稱應力載荷下棘輪效應對疲勞性能的影響，以提高材料的疲勞性能，但噴丸強化的方法針對的是材料的表面強化，主要目的在于增強材料的耐磨性和耐腐蝕性，其納米層中的殘余壓應力對棘輪效應的抵消以及對疲勞性能的提高較為有限。

綜上所述，針對鎂合金非對稱應力工況下疲勞性能的提高，如何找到行之有效同時簡便易行的工藝技術方法，以提高鎂合金實際工況下的疲勞性能，對于鎂合金材料的推廣應用具有極大的意義。

發明內容

針對現有的鎂合金實際工況下的疲勞性能，尤其是承受非對稱循環應力載荷的情況，本發明提供了一種提高鎂合金非對稱應力工況疲勞性能的方法。該方法基于瞬時過載，在鎂合金材料內部形成殘余壓應力，以抵消非對稱應力載荷工況下的棘輪效應對疲勞性能的影響，在此基礎上利用脈沖電流恢復及提高因瞬時過載降低的材料韌性，同時進一步有效地細化材料晶粒，有效地提高材料非對稱應力工況下的疲勞性能。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種提高鎂合金非對稱應力工況疲勞性能的方法，將鎂合金制備成易于疲勞試驗機夾持的樣品，利用疲勞試驗機，在室溫20℃～30℃環境下對上述樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環應力載荷進行一次預加載，一次預加載后的樣品采用高于屈服極限的拉-壓循環應力載荷進行過載處理，過載處理后的樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環應力載荷進行二次預加載，然后將樣品置于脈沖電場中利用脈沖電流對樣品進行處理，完成對鎂合金樣品的處理。

作為本發明的一種優選方案，所述的脈沖電場為方波脈沖電場；所述的脈沖電場，其脈沖電壓的起始電壓為0，峰值電壓為5kV～15kV；所述的脈沖電場，其脈沖占空比為0.1～0.25；所述的脈沖電場，其電場頻率為10Hz～50Hz。

作為本發明的一種優選方案，所述的將樣品置于脈沖電場中利用脈沖電流對樣品進行處理，處理時間為0.5秒～2秒。

作為本發明的一種優選方案，所述的利用疲勞試驗機對鎂合金樣品采用低于屈服極限的拉-壓循環應力載荷進行一次預加載，拉-壓循環應力載荷的加載頻率為5Hz～20Hz，拉-壓循環應力載荷中的最大應力為屈服極限的5％至10％，應力比為0，一次預加載的循環次數為1000至2000周次。