微观孔洞对压铸铝件疲劳性能影响的研究概况
微观孔洞是压铸铝件的主要缺陷之一，其对铸件的力学性能尤其是疲劳性能有着重要的影响。研究[[35]表明，铸造合金的疲劳性能主要与其孔洞缺陷及微观组织特征相关。对于含有相当数量孔洞的铸件，其疲劳性能的分散性主要受孔洞的数量和尺寸影响。而对于含有较少孔洞的铸件，其疲劳行为主要受其孔洞以外的微观组织特征决定，如氧化膜、第二相粒子、枝晶间距、晶粒大小等。
1、铸造铝合金的疲劳性能
影响疲劳性能的因素有很多，一般认为，无缺陷的延性固体受循环载荷作用下，疲劳裂纹萌生于表面驻留滑移带(Persistent Slip Bands, PSB)和侵入挤出，这是由于不同的滑移面产生不同的滑移量造成的。由于PSB和基体界面的位错密度和分布有突变，从而产生间隙，易成为疲劳裂纹萌生区域。
在具有孔洞、氧化膜等缺陷的铸件中，这些缺陷成为了引起疲劳失效的主要因素。A356铸造铝合金的微观孔洞和组织、成分、共晶相形貌)对疲劳性能的影响，指出在铸件孔洞缺陷很少时，疲劳性能主要受氧化膜和微观组织影响。晶粒大小、孔洞和非金属夹杂物等对疲劳裂纹萌生过程和S-N曲线形状的影响。研究了不同夹杂物对A356一T6铸造铝合金疲劳性能的影响(孔洞类缺陷得到控制)，提出基于微观组织(树枝晶大小、最大Si粒子尺寸、最大孔尺寸、最大氧化物尺寸和孔洞离表面的距离)的高周疲劳裂纹萌生和扩展模型，计算出不同应力条件下的疲劳寿命。国内有关孔洞类缺陷对铸造铝镁合金疲劳性能研究的影响规律的报道较少，铝合金压铸件在A356铝合金疲劳行为的研究中指出，在循环加载过程中，第二相粒子周围出现位错塞积，将会成为疲劳裂纹的起源。
2、铸件缺陷与疲劳性能关系的研究进展
压铸件由于存在孔洞等铸造缺陷，不仅加速了疲劳裂纹的萌生，还减少了疲劳裂纹扩展的时间，导致压铸件的疲劳寿命较短。有研究指出，疲劳性能和缺陷的尺寸大小直接相关。有研究指出铸件的疲劳性能与缺陷的分布位置有关，取自板状铸件近表面且远离浇道口处的试样疲劳性能最好，相反板状铸件中心部位靠近浇道口处的试样疲劳性能最差，但压铸件的疲劳性能和壁厚关系仍有待进一步研究。
铸件中靠近表面的孔洞可以直接充当疲劳裂纹萌生的缺口，并且减少了疲劳裂纹的扩展时间。一般来说，铸件中的孔洞尺寸越大越靠近表面，应力集中就越强烈，疲劳裂纹容易萌生于这些部位。影响压铸件疲劳性能最主要的因素是孔洞缺陷(尺寸大小、形状和位置分布等)，疲劳断裂试样90%以上都是在孔洞处萌生裂纹。
通过对疲劳断口的SEM观察判定疲劳裂纹的萌生区域，再利用图像分析软件对疲劳源处的缺陷特征做定量处理，说明了临近表面处孔洞尺寸的增加会缩短疲劳寿命。通过有限元分析方法，指出了孔洞特别是尖端处的应力集中明显，局部应力可达远场应力的5倍以上;还运用短裂纹生长规律描述了疲劳寿命与裂纹萌生处孔洞尺寸之间的关系，在此基础上使用Monte-Carlo方法模拟了孔洞数量对疲劳寿命分散性的影响，与实验相吻合;还指出疲劳裂纹一般萌生于靠近表面且尺寸较大的孔洞或氧化膜，如果没有此类缺陷则萌生于小孔和基体周围聚集的共晶相。认为裂纹萌生于孔洞等铸造缺陷存在一个临界尺寸。在此临界尺寸以下，裂纹从其他地方萌生，孔洞将不再是影响材料疲劳寿命的主要因素。
孔隙率是影响铝压铸件疲劳寿命的第一要素，在高应力条件下尤为明显。此外，文中讨论了孔洞周围的疲劳裂纹萌生和扩展机制，在高应力条件下疲劳裂纹扩展受微观组织的影响较小，与Paris定律吻合良好，但在低应力条件下裂纹扩展受到晶界的阻碍，不再遵守Paris定律。另外，虽然孔洞会降低试样的疲劳强度，但由于实际结构件的孔洞可能出现在厚壁的中心，这样就会对疲劳造成较小的影响。在生产中，射线实时监测系 BB
新闻中心