添加稀土AZ91镁合金的蠕变-疲劳交互作用行为及机理研究

现阶段有关应用于发动机及其传动机构零部件的耐热镁合金研究多集中于其蠕变损伤机理及蠕变性能的提高等方面。而在发动机实际工况中，发动机部件如汽缸盖还受到疲劳作用而产生损伤。本项目在AZ91镁合金中加入稀土元素RE，在模拟发动机工况条件下，进行蠕变-疲劳交互作用下试验研究，利用XRD、OM、SEM、TEM等分析手段，分析蠕变-疲劳交互作用下合金组织结构的演化特征，探究温度及载荷对合金组织结构、蠕变-疲劳特性影响的规律，研究稀土元素对镁合金蠕变-疲劳行为影响的内在关系，分析析出相对位错运动、晶界滑移、裂纹萌生及扩展的影响，研究合金蠕变-疲劳交互作用下的裂纹扩展规律和其损伤机制，揭示合金蠕变-疲劳机理。本项目的开展将为研发汽车用镁合金、拓展镁合金应用领域提供理论依据及实验支持。

车用发动机及其传动机构零部件用耐热镁合金研究多集中于其蠕变损伤机理及蠕变性能的提高等方面。而在发动机实际工况中，发动机部件如汽缸盖还受到疲劳作用而产生损伤。本项目基于前期相关工作基础和实验结论, 选取常用的AZ91 镁合金为研究对象，在其中加入适量混合稀土元素RE， 研究AZ91+RE 合金蠕变-疲劳交互作用行为。利用OM、SEM、TEM 等分析手段，主要研究了AZ91+RE 合金的微观结构及力学性能、其高温变形行为及微观组织结构演化、其蠕变-疲劳行为及其蠕变-疲劳交互作用下合金微观组织结构演化、蠕变-疲劳机理分析。通过本项目的研究，得出了一些初步的结果:（1）AZ91镁合金中加入混合稀土后，合金中形成的Al11RE3相室温下阻碍位错的运动，同时其具有很好的热稳定性，能显著提高镁合金的高温性能。（2）AZ91镁合金中加入混合稀土前后蠕变-疲劳实验均表现初期轻微的强化以及随后的循环软化现象。（3）由蠕变-疲劳寿命研究可知，加入稀土元素有利于提高合金的蠕变-疲劳寿命。（4）蠕变-疲劳机理研究表明，合金的蠕变-疲劳寿命取决于蠕变-疲劳交互作用，温度、应变（应力）大小等均对其影响。蠕变-疲劳机理的研究需要进一步深化。