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。
广分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