高强度铍铜合金QBe2棒材室温旋转弯曲疲劳行为

摘要

采用QBWP-10000X型旋转弯曲疲劳实验机在应力比R=-1、转速为5000 r·min^(-1)(80 Hz)和实验室静态空气介质环境下,对硬化时效态(HT)QBe2合金棒材进行了不同应力幅值的旋转弯曲疲劳(RBF)实验。利用实验数据拟合加载应力幅和疲劳循环次数之间的关系绘制了应力-寿命(S-N)曲线,并采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对疲劳断口进行了观察分析。结果表明:硬化时效态(HT)的QBe2合金棒材虽然具有很高的强度,抗拉强度R_(m)高达1342~1368 MPa,但在1×10^(7)次疲劳寿命下的极限应力仅达到444.3 MPa,远远小于0.27(规定塑性延伸强度(R_(p0.2))+抗拉强度(R_(m))),约为0.3R_(m);S-N曲线随着加载应力的增加,合金的疲劳寿命随之降低;通过线性拟合可以获得在50%失效概率下的S-N曲线函数学表达式为ln N=10.6068-0.0085S_(max)(相关系数R^(2)=0.8619);结合断口分析发现,在440~600 MPa不同应力下合金棒材的室温旋转弯曲疲劳裂纹均萌生在试样表面缺陷处,断口主要由裂纹萌生区、裂纹扩展区及瞬断区3部分组成;并讨论了QBe2合金疲劳断裂的机制是试样近表面的第二相和夹杂物颗粒导致了裂纹在此薄弱处萌生。