高強(qiáng)航空鋁合金的組織與高周疲勞性能研究.pdf

1、鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性好、成型性好、資源豐富、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、船舶、核工業(yè)及兵器工業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用以及不可替代的地位。作為飛機(jī)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)用材的航空鋁合金，其發(fā)展應(yīng)用與飛機(jī)的發(fā)展息息相關(guān)。航空鋁合金的S-N曲線對(duì)于飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料的設(shè)計(jì)有著不可缺少的指導(dǎo)意義;研究疲勞性能及其與應(yīng)力狀態(tài)、組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系，提高材料的疲勞強(qiáng)度以避免或延緩疲勞破壞發(fā)生對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)更是有著重要的科學(xué)意義與廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
　　本

2、文利用GPS-100型高頻疲勞試驗(yàn)機(jī)測(cè)得不同參數(shù)的2024及1161航空鋁合金的S-N曲線，通過(guò)設(shè)計(jì)不同的應(yīng)力比以及應(yīng)力集中系數(shù)的鋁合金疲勞試樣研究鋁合金疲勞失效的規(guī)律，主要利用TEM、SEM、EDS、XRD、OM以及有限元等分析手段，對(duì)疲勞試樣的應(yīng)力狀態(tài)、疲勞斷口、組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入研究，研究結(jié)果表明:
　　隨著應(yīng)力集中系數(shù)的增大，疲勞極限降低，合金有明顯的缺口效應(yīng)，應(yīng)力集中系數(shù)從1增至3，疲勞極限降低一半以上:當(dāng)應(yīng)力比R為0.

3、06時(shí)，光滑試樣(Kt=1)的疲勞極限為227.85MPa，缺口試樣(Kt=3)的疲勞極限為92.00MPa;當(dāng)應(yīng)力比R為-1時(shí)，光滑試樣的疲勞極限為135.40MPa，而缺口試樣的疲勞極限為62.79MPa。應(yīng)力比也對(duì)2024鋁合金疲勞極限有較大的影響，隨著應(yīng)力比的減小，其疲勞極限降低:當(dāng)應(yīng)力集中系數(shù)同為3，R分別為0.5，0.06，-1時(shí)，疲勞極限分別為141.07MPa，92.00MPa，62.79MPa。
　　2024鋁合

4、金的裂紋主要萌生于試樣表面，且易于萌生于表面缺陷、表面第二相粒子、第二相粒子/基體界面以及氧化物或硫化物夾雜處;合金的疲勞裂紋早期均呈現(xiàn)曲折的擴(kuò)展，其優(yōu)先沿有利滑移面擴(kuò)展，當(dāng)兩個(gè)晶粒的有利滑移面存在夾角時(shí)，裂紋發(fā)生偏折，形成斷口的晶體學(xué)形貌;疲勞斷口以穿晶斷裂為主。
　　2024鋁合金組織在T351熱處理狀態(tài)下通過(guò)形變強(qiáng)化、彌散強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化提高材料的強(qiáng)度。合金中彌散的強(qiáng)化相主要是細(xì)小的Cu2Mn3Al20相，它可以阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)，