高密度铁基粉末冶金烧结材料的疲劳与失效行为研究

Material fatigue is one of the important fields in powder metallurgy applied research and scientific research.. In response to the progress and the expanding use of iron-based powder metallurgy parts, this project follows the frontier development and aimed at the shortness in iron-based powder metallurgy parts fatigue research in China, by means of theoretical and experimental techniques to study the fatigue and failure of iron-based powder metallurgy parts in depth systematically. The project is designed to reveal the fatigue characteristics; origin and propagation of fatigue cracks, and study the effects of density, pores and microstructure on the fatigue and failure behaviors; to lay down the optimization criterion to enhance the fatigue property of the material; to propose a design principle aimed at the high density iron-base powder metallurgy sintering materials. The project will provide a reliable theoretical basis and technical support in expanding the application of the iron-based powder metallurgy material, and promote the development of the subject of powder metallurgy. It has important academic significance and high guidance value.

材料疲劳是粉末冶金科学研究和应用研究中的一个重要研究领域。本项目因应高密度（7.2-7.8 g/cm3）铁基粉末冶金零件制造技术不断进步和扩大应用的发展趋势，紧跟粉末冶金学科发展前沿，针对目前国内外对铁基粉末冶金材料关于疲劳问题研究的不足，瞄准高密度的零件成形，采用实验和理论分析相结合的方法，围绕铁基粉末冶金材料的疲劳和失效行为展开系统深入的研究，揭示材料的疲劳特征、疲劳裂纹萌生和扩展，分析材料的不同密度、孔隙和显微组织对疲劳和失效行为的影响规律；制定出提高疲劳性能的优化准则，提出针对高密度铁基粉末冶金烧结材料的疲劳设计原则，为拓展铁基粉末冶金材料的应用提供可靠的理论依据和技术保障，并促进粉末冶金学科的发展，具有重要的学术意义和应用指导价值。

高密度、高强度的铁基粉末冶金材料具有独特的物理和力学性能以及广泛的应用前景，但是在循环变化的载荷作用下，常常发生疲劳失效现象。针对国内外对铁基粉末冶金材料的疲劳及其失效研究不足问题，本项目在国家自然科学基金项目（51274103）资助下，通过采用模壁润滑温压、高速压制、粉末锻造、喷丸强化等方法制备出高密度、多种成分的铁基粉末冶金材料，分析了其组织结构及物理和力学性能变化规律；通过解析法和有限元法设计出超声拉压疲劳及超声弯曲疲劳试样；研究了不同载荷下高密度铁基粉末冶金材料的疲劳断裂行为，揭示了材料的疲劳特征、疲劳裂纹萌生和扩展；分析了材料的不同密度、孔隙和显微组织对疲劳和失效行为的影响规律，并确立了轴向拉压超声疲劳断裂模型。本项目为高密度铁基粉末冶金材料的应用提供可靠的理论依据和技术保障，并促进粉末冶金学科的发展，具有重要的学术意义和应用指导价值。本项目发表期刊论文16篇，其中SCI收录9篇，EI收录6篇；申请发明专利6件（已授权5件），实用新型专利2件（已授权2件）；参加国内外会议17次（7次国际会议，7次国内会议）；培养博士生2名，硕士生4名。.关键字：疲劳 失效 高密度 粉末冶金