AZ31B镁合金

高温疲劳机制阐明

揭示了AZ31B镁合金在高温下的疲劳裂纹扩展机制与变形特征转变，为高温可靠性评估提供支撑。

Wenlong, Xin · Shubang, Wang · 闫志峰

Materials Today Communications 2025

具体参数

屈服强度下降率（250°C vs. 室温）

{'zh': '60.9', 'en': '60.9'} %

抗拉强度下降率（250°C vs. 室温）

{'zh': '62.5', 'en': '62.5'} %

疲劳强度-温度线性关系系数

{'zh': '-0.45', 'en': '-0.45'}

疲劳强度-温度线性关系截距

{'zh': '140.25', 'en': '140.25'}

技术优势

高温疲劳强度可预测

在50°C至250°C范围内，疲劳强度与温度呈线性关系，工程设计中可直接用 σfs = -0.45T + 140.25 估算不同温度的疲劳极限。

裂纹扩展路径明晰

微观分析表明，所有温度下裂纹均始于表面，但随温度升高扩展路径复杂性显著增加，这为寿命预测模型提供了关键的几何特征。

变形机制转变明确

结合纳米压痕发现，裂纹尖端存在加工硬化，但高温软化效应减弱这一特征；随温度升高，变形从局部化转为均匀化，改变了裂纹扩展行为。

应用场景

• 航空轻量化结构：用高温疲劳数据评估发动机周边镁合金结构件的服役寿命，避免过早失效。
• 汽车轻量化部件：为动力总成等高温区域镁合金件的疲劳设计提供直接输入，替代经验估算。
• 高温疲劳设计：基于揭示的变形机制和裂纹扩展特征，建立更准确的寿命预测模型。
• 材料可靠性评估：用高温下强度衰减和疲劳规律，定量评价AZ31B在热环境中的可靠性裕度。