高強高韌Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞斷裂性能以及微觀組織的研究.pdf

1、本文通過掃描電子顯微技術(SEM)、透射電子顯微技術(TEM)以及電子背散射衍射技術(EBSD)的觀察和分析,研究了Al-Zn-Mg-Cu系合金的疲勞、斷裂的微觀特征、基本規(guī)律以及裂紋萌生與擴展的微觀機制,并從理論上對其進行了分析和討論,得到了如下的主要結論:
　　 1.過時效狀態(tài)Al-Zn-Mg-Cu合金的斷裂韌性主要受到第二相粒子的影響,其斷裂方式以粗大第二相粒子引起的韌窩斷裂為主。由合金基體的強度和晶界沉淀相的變化所引起的

2、基體與晶界的差異會對合金的斷裂方式和斷裂韌性起到決定性的作用。
　　 2.Al-Zn-Mg-Cu合金的疲勞損傷一般是由試樣自由表面及其附近的富Fe相粒子所引起的,引起疲勞損傷最初形成的粒子大小一般約為10×12～17μm2。微裂紋一般在粒子中間斷開處、粒子與基體的界面處、晶界以及表面凹坑等缺陷處萌生,裂紋形成后,繼續(xù)向縱深擴展,最后發(fā)生瞬斷。
　　 3.試樣在330Mpa的應力幅值下進行疲勞拉伸,其裂紋源區(qū)附近約170×

3、190μm2的區(qū)域內沒有觀察到疲勞輝紋,隨著裂紋的進一步擴展,可以逐漸觀察到二次破裂、疲勞輝紋等典型的斷口形貌,在可以觀察到疲勞輝紋的區(qū)域內,疲勞輝紋的間距隨著裂紋擴展的進行而逐漸加寬。
　　 4.Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞裂紋的擴展可分為三個階段,當△K＜16MPa×m1/2時,為裂紋擴展的第一階段,此階段斷口上有很多微小的峭壁:當16MPa×m1/2＜△K＜33MPa×m1/2時,為裂紋擴展的第二階段,疲勞輝紋是該階段的

4、主要特征形貌;當△K＞33MPa×m1/2時,為裂紋擴展的第三階段(瞬斷階段),斷口上可以觀察到大量的韌窩和破碎粒子,類似于靜載拉伸的形貌。
　　 5.Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞裂紋的擴展呈穿晶與沿晶混合的方式,相鄰晶粒的晶粒結構與裂紋擴展之間的關系遵循于裂紋尖端的晶體塑性變形機制。當相鄰兩晶粒的有效滑移面間的面間角較大時,裂紋不能直接穿越晶界,傾向于沿晶擴展。
　　 6.當疲勞裂紋穿越晶界進入下一個新的晶粒時,相比