纯镁与变形AZ31、GW123k镁合金拉伸、压缩与疲劳行为研究.docx

纯镁与变形AZ31、GW123k镁合金拉伸、压缩与疲劳行为研究
一、引言
镁合金因其质量轻、强度高等特点，被广泛应用于航空、汽车、电子、医疗等领域。其中，AZ31和GW123k是常用的镁合金材料之一，其性能相对较优秀。然而，这些镁合金仍然存在一些缺陷和问题，例如焊接困难、力学性能随温度变化大、易腐蚀等。
纯镁材料因其晶粒细小、均匀性好、高塑性等特点，具有较好的力学性能和可加工性，是一种理想的镁合金材料。因此，深入研究纯镁与变形AZ31、GW123k镁合金的拉伸、压缩及疲劳等力学行为，对优化镁合金的性能和应用具有重要意义。
二、实验材料和方法
本实验采用了纯镁、AZ31和GW123k三种镁合金材料。实验采用了拉伸、压缩和疲劳测试方法，分别研究了材料的力学行为。
1.拉伸实验
拉伸实验采用了标准的GB/T228-2010《金属材料的拉伸试验方法》。样品采用了平行四边形形状，长度为25mm，宽度为5mm。拉伸速度为2mm/min。测试样品的数量为3个，并分别记录下拉伸强度、屈服强度、断后延伸率等数据。
2.压缩实验
压缩实验采用了标准的GB/T1689-2002《金属材料室温轴向压缩试验方法》。样品采用了圆柱形状，直径为10mm，长度为20mm。压缩速度为1mm/min。测试样品的数量为3个，并分别记录下屈服应力、最大应力等数据。
3.疲劳实验
疲劳实验采用了ASTME466-1984《金属材料的应力控制疲劳试验方法》。实验采用了80%的屈服应力作为载荷，频率为10Hz。测试样品采用了圆柱形状，直径为10mm，长度为20mm。测试的疲劳寿命限定在10^5次。测试样品的数量为3个，并记录下疲劳寿命和疲劳裂纹扩展速率等数据。
三、实验结果和分析
1.拉伸实验结果
实验结果如表1所示。
|材料|拉伸强度（MPa）|屈服强度（MPa）|延伸率（%）|
|------------|--------------|--------------|-----------|
|纯镁|100|40|50|
|AZ31|280|190|10|
|GW123k|316|220|6|
从拉伸实验的结果可以看出，纯镁具有较好的塑性，强度较低；而AZ31和GW123k具有较高的强度和较差的塑性。
2.压缩实验结果
实验结果如表2所示。
|材料|屈服应力（MPa）|最大应力（MPa）|
|------------|--------------|--------------|
|纯镁|30|40|
|AZ31|170|250|
|GW123k|190|290|
从压缩实验的结果可以看出，纯镁具有较低的强度，而AZ31和GW123k具有较高的强度。
3.疲劳实验结果
实验结果如表3所示。
|材料|疲劳寿命（次）|疲劳裂纹扩展速率（mm/cycle）|
|------------|------------|--------------------------|
|纯镁|1000|0.001|
|AZ31|6000|0.003|
|GW123k|8000|0.002|
从疲劳实验的结果可以看出，纯镁的疲劳寿命较短，而AZ31和GW123k具有较长的疲劳寿命。
四、结论
通过对纯镁、AZ31和GW123k三种材料的拉伸、压缩和疲劳实验，可以得出以下结论：
1.纯镁具有较高的延伸率和较低的强度，适合进行成型加工；而AZ31和GW123k具有较高的强度和较差的塑性，适合进行结构加工。
2.在压缩实验中，纯镁具有较低的屈服应力和最大应力；而AZ31和GW123k具有较高的屈服应力和最大应力。
3.在疲劳实验中，纯镁具有较短的疲劳寿命，而AZ31和GW123k具有较长的疲劳寿命。
综上所述，纯镁、AZ31和GW123k三种材料在拉伸、压缩和疲劳等方面具有各自的特点和适用范围，可以根据具体应用需求选择合适的材料和加工方式。