[发明专利]一种提高镁合金非对称应力工况疲劳性能的方法

说明书

本发明公开了一种提高镁合金非对称应力工况疲劳性能的方法，将镁合金制备成易于疲劳试验机夹持的样品，利用疲劳试验机，在室温20℃～30℃环境下对上述样品采用低于屈服极限的拉‑压循环应力载荷进行一次预加载，一次预加载后的样品采用高于屈服极限的拉‑压循环应力载荷进行过载处理，过载处理后的样品采用低于屈服极限的拉‑压循环应力载荷进行二次预加载，然后将样品置于脉冲电场中利用脉冲电流对样品进行处理，完成对镁合金样品的处理。本发明基于瞬时过载，在镁合金材料内部形成残余压应力，抵消非对称应力工况棘轮效应的影响，同时利用脉冲电流恢复及提高材料韧性及进一步细化材料晶粒，提高材料非对称应力工况下的疲劳性能。

技术领域

本发明属于镁合金材料性能的技术领域，是针对提高镁合金非对称应力工况疲劳性能的方法。

技术背景

近年来，由于镁合金在汽车、航空航天等领域的大量应用，关于如何提高镁合金疲劳性能的研究得到了广泛的关注。目前，提高镁合金疲劳性能的研究侧重于材料内部的晶粒细化及表面强化等方面，以稀土元素添加、热处理、预变形、喷丸强化等方法为主，对于实际工况下的疲劳性能等方面的研究较少。

实际工况中，镁合金部件多承受非对称循环应力载荷的作用，除疲劳载荷外，部件还承受平均应力导致的棘轮效应的影响，随着平均应力导致的棘轮应变的累积，镁合金的疲劳寿命呈现明显的降低。目前，针对镁合金非对称应力工况下的疲劳研究较少，有研究采用喷丸强化的方法在材料表面形成纳米层，利用纳米层中的残余压应力来降低非对称应力载荷下棘轮效应对疲劳性能的影响，以提高材料的疲劳性能，但喷丸强化的方法针对的是材料的表面强化，主要目的在于增强材料的耐磨性和耐腐蚀性，其纳米层中的残余压应力对棘轮效应的抵消以及对疲劳性能的提高较为有限。

综上所述，针对镁合金非对称应力工况下疲劳性能的提高，如何找到行之有效同时简便易行的工艺技术方法，以提高镁合金实际工况下的疲劳性能，对于镁合金材料的推广应用具有极大的意义。

发明内容

针对现有的镁合金实际工况下的疲劳性能，尤其是承受非对称循环应力载荷的情况，本发明提供了一种提高镁合金非对称应力工况疲劳性能的方法。该方法基于瞬时过载，在镁合金材料内部形成残余压应力，以抵消非对称应力载荷工况下的棘轮效应对疲劳性能的影响，在此基础上利用脉冲电流恢复及提高因瞬时过载降低的材料韧性，同时进一步有效地细化材料晶粒，有效地提高材料非对称应力工况下的疲劳性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种提高镁合金非对称应力工况疲劳性能的方法，将镁合金制备成易于疲劳试验机夹持的样品，利用疲劳试验机，在室温20℃～30℃环境下对上述样品采用低于屈服极限的拉-压循环应力载荷进行一次预加载，一次预加载后的样品采用高于屈服极限的拉-压循环应力载荷进行过载处理，过载处理后的样品采用低于屈服极限的拉-压循环应力载荷进行二次预加载，然后将样品置于脉冲电场中利用脉冲电流对样品进行处理，完成对镁合金样品的处理。

作为本发明的一种优选方案，所述的脉冲电场为方波脉冲电场；所述的脉冲电场，其脉冲电压的起始电压为0，峰值电压为5kV～15kV；所述的脉冲电场，其脉冲占空比为0.1～0.25；所述的脉冲电场，其电场频率为10Hz～50Hz。

作为本发明的一种优选方案，所述的将样品置于脉冲电场中利用脉冲电流对样品进行处理，处理时间为0.5秒～2秒。

作为本发明的一种优选方案，所述的利用疲劳试验机对镁合金样品采用低于屈服极限的拉-压循环应力载荷进行一次预加载，拉-压循环应力载荷的加载频率为5Hz～20Hz，拉-压循环应力载荷中的最大应力为屈服极限的5％至10％，应力比为0，一次预加载的循环次数为1000至2000周次。