杭州博測(cè)材料科技有限公司2025-08-23
材料的高周疲勞性能并非固有屬性,它受到眾多內(nèi)在和外在因素的強(qiáng)烈影響。
關(guān)鍵影響因素:
應(yīng)力集中:缺口、孔洞、尖角、加工刀痕等幾何不連續(xù)處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,明顯降低疲勞強(qiáng)度。疲勞缺口系數(shù)K_f是量化這一影響的關(guān)鍵參數(shù)。
表面狀態(tài):疲勞裂紋多萌生于表面。因此,表面粗糙度、殘余應(yīng)力狀態(tài)至關(guān)重要。粗糙表面相當(dāng)于無(wú)數(shù)微缺口。表面噴丸、滾壓等工藝能引入有益的殘余壓應(yīng)力,抵消部分外加拉應(yīng)力,大幅提升疲勞強(qiáng)度。
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平均應(yīng)力:應(yīng)力比R(σ_min/σ_max)至關(guān)重要。平均拉應(yīng)力(R > -1)是有害的,會(huì)降低可允許的應(yīng)力幅;平均壓應(yīng)力(R < -1)則是有益的。Goodman、Gerber等圖用于評(píng)估平均應(yīng)力的影響。 環(huán)境因素:腐蝕環(huán)境與交變應(yīng)力協(xié)同作用,產(chǎn)生腐蝕疲勞。即使是在空氣中,水分也會(huì)通過(guò)吸附降低裂紋表面的能量,促進(jìn)裂紋擴(kuò)展,其強(qiáng)度遠(yuǎn)不如在真空或惰性氣體中。 微觀結(jié)構(gòu):這是材料本身的內(nèi)在因素,包括: 晶粒尺寸:細(xì)晶材料通常具有更高的疲勞強(qiáng)度(遵循Hall-Petch關(guān)系),因?yàn)榫Ы缒茏璧K位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)和裂紋擴(kuò)展。 第二相粒子:細(xì)小、均勻分布的強(qiáng)化相(如γ'相 in 鎳基超合金)能有效阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng),提強(qiáng)度。但過(guò)大或脆性的夾雜物(如Al?O?, MnS)會(huì)成為裂紋萌生點(diǎn),極度有害。 缺陷:孔隙、縮松、夾雜物是疲勞性能的“問(wèn)題”,極大地降低疲勞壽命。
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