固溶AZ80棒材低周疲劳性能研究(4)
(2)低周疲劳时，塑性变形量较大，不再使用σ—N曲线，而用△εp—N曲线描述材料的疲劳抗力。这是由于低周疲劳时，试样表面应力达到屈服强度，故在σ—N曲线运动上有一段较为平坦。这时应力水平只要有少量改变就对疲劳寿命影响很大，采用σ—N曲线时数据分散，难以描述实际寿命变化。
(3)低周疲劳破坏存在几个裂纹源。由于应力水平较高，裂纹形核期较短，只占总寿命的10%，裂纹扩展速率较大，低周疲劳显微断口的疲劳带较粗，间距也宽一些，并常常不连续。
(4)低周疲劳寿命取决于塑性应变幅，而高周疲劳寿命则决定于应力幅或应力场强度因子范围，但两者都是循环塑性变形累积损伤的结果。
Ⅱ）循环硬化与循环软化
金属承受恒定应变范围循环加载时，循环开始时的应力应变滞后回线是不封闭的，只有经过一定周次后才形成封闭滞后回线。金属材料由循环开始状态变成稳定状态的过程，与其在循环应变作用下的形变抗力有关。这种变化有两种情况，即循环硬化和循环软化[10-12]。
若金属材料在恒定应变范围循环作用下，随循环周次增加其应力(形变抗力)不断增加，或是在等应力控制下，应变随循环次数的增加而减小，即为循环硬化，如图1.1(a)(b)；若在循环过程中，应力逐渐减小，或是应变逐渐增加，则为循环软化,如图1.1(c)(d)[19]。无论是产生循环硬化的材料，还是产生循环软化的材料，它们的应力-应变滞后回线只有在应力循环周次达到一定值后才是闭合的，此时即达到循环稳定状态。对于每一个固定的应变范围，都能得到相应的稳定滞后回线。将不同应变范围的稳定滞后回线的顶点连接起来，便得到一条循环应力-应变曲线。
循环应变会导致材料形变抗力发生变化，使材料的强度变得不稳定，特别是由循环软化材料制作的机件，在承受大应力循环使用过程中，将因循环软化产生过量的塑性变形而使机件破坏。因此，承受低周大应变的机件，应该选用循环稳定或循环硬化型材料。
金属材料产生循环硬化还是循环软化取决于材料的初始状态、结构特性以及应变幅和温度等。
退火状态的塑性材料往往表现为循环硬化，而加工硬化的材料则往往是循环软化。试验发现，循环应变对材料性能的影响与它的σb/σs比值有关。当材料的σb /σs >1.4时，表现为循环硬化；而σb/σs <1.2时，表现为循环软化；σb/σs比值在1.2～1.4的材料，其倾向不定，但这类材料一般比较稳定，没有明显的循环硬化和循环软化现象。另外，也可用应变硬化指数n来判断循环应变对材料性能的影响，当n<0.1时，材料表现为循环硬化；当n>0.1时，材料表现为循环硬化或循环稳定。
1.4.2 镁合金疲劳理论
Ⅰ)镁合金的疲劳曲线：
金属疲劳试验通常是在循环应力或循环应变条件下进行，测得应力-寿命(S-N)曲线或应变-寿命(ε-N)曲线。由于应力控制的疲劳试验具有更广泛的工程应用意义，故关于疲劳裂纹萌生与扩展及应力-寿命曲线的研究较多，而关于应变-寿命曲线的研究很少。
铸态镁合金中存在铸造孔洞和非金属夹杂物时，由于它们充当非扩展疲劳裂纹而使镁合金存在疲劳极限。
变形镁合金及无铸造缺陷的铸造镁合金则不存在疲劳极限，且变形镁合金通常比铸造镁合金具有更高的疲劳性能(如图1.2所示) [12,13] 。
Ⅱ)镁合金疲劳裂纹的萌生和扩展：
镁合金为密排吹冰方结构，在室温下位错运动主要是沿着基面(0001)和方向<112(—)0>滑移，而在高温下位错更易沿着{101(—)1}棱锥面和{101(—)0}棱柱面上<112(—)0>的晶向滑移，密排吹冰方结构材料的另外一种非基面塑性变形方式是沿着{101(—)2}、{101(—)1}、{112(—)2}和{112(—)1}面的孪生，其中{101(—)2}面的孪生在镁合金中最为常见[13-15] 。
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