摘要
中国的高铁网络已经建成了世界上最为庞大的高铁网络，这一建设和发展为经济增长和城市发带了巨大的推动作用。然而，我国自主研发的DZ2高铁车轴钢尚未得到实际应用。高铁途径地区的环境差异较大，车轴时常受到海水等腐蚀介质的侵蚀，进而加剧了车轴失效断裂的风险。因此,为了保证高铁在腐蚀环境中的安全运行，本文对DZ2高铁车轴钢在3.5%NaCl中的腐蚀疲劳行为进行了研究。 本文中用到了拉伸实验、疲劳实验、电化学实验、红外热像法等实验方法以及EBSD、SEM、XRD等表征方法。基于以上实验及测试方法，本文首先对DZ2高铁车轴钢疲劳试样不同预腐蚀损伤程度后的循环加载后的疲劳强度、塑性变形功、温度演变、疲劳强度及疲劳断口进行了分析；然后研究了不同载荷作用后的变形功及熵产演变过程，分析了预疲劳损伤后材料的显微硬度、疲劳断口微、观组织演变及电化学性能；最后综合分析了DZ2高铁车轴钢腐蚀疲劳过程中试样的宏观形貌演变、疲劳断口及裂纹扩展路径的微观组织变化。 结果表明，随着腐蚀损伤程度的增加，试样的塑性变形功、温升值呈上升趋势，即腐蚀损伤加剧了试样的疲劳损伤累积程度、降低了材料的疲劳强度；随着循环载荷的增加，疲劳试样的变形程度与熵产随之增加、试样的变形空间减小，电化学反应程度均有所增加，且组织与变形的不均匀性使得疲劳损伤后试样的腐蚀性能具有一定的随机性；并且，腐蚀疲劳过程中腐蚀与疲劳的耦合作用极大地降低了DZ2高铁车轴钢的疲劳强度。综合分析可知，腐蚀损伤与疲劳损伤对材料的腐蚀疲劳行为的影响不仅仅是简单的线性叠加，二者之间相互影响、相互促进的耦合作用，消除了试样在3.5%NaCl腐蚀介质中的疲劳强度。
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