高強(qiáng)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(shù)(SEM)、透射電子顯微技術(shù)(TEM)以及電子背散射衍射技術(shù)(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(kuò)展的微觀機(jī)制,并從理論上對(duì)其進(jìn)行了分析和討論,得到了如下的主要結(jié)論:
　　 1.過時(shí)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(qiáng)度和晶界沉淀相的變化所引起的

2、基體與晶界的差異會(huì)對(duì)合金的斷裂方式和斷裂韌性起到?jīng)Q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(kuò)展,最后發(fā)生瞬斷。
　　 3.試樣在330Mpa的應(yīng)力幅值下進(jìn)行疲勞拉伸,其裂紋源區(qū)附近約170×

3、190μm2的區(qū)域內(nèi)沒有觀察到疲勞輝紋,隨著裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)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(nèi),疲勞輝紋的間距隨著裂紋擴(kuò)展的進(jìn)行而逐漸加寬。
　　 4.Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞裂紋的擴(kuò)展可分為三個(gè)階段,當(dāng)△K＜16MPa×m1/2時(shí),為裂紋擴(kuò)展的第一階段,此階段斷口上有很多微小的峭壁:當(dāng)16MPa×m1/2＜△K＜33MPa×m1/2時(shí),為裂紋擴(kuò)展的第二階段,疲勞輝紋是該階段的

4、主要特征形貌;當(dāng)△K＞33MPa×m1/2時(shí),為裂紋擴(kuò)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(kuò)展呈穿晶與沿晶混合的方式,相鄰晶粒的晶粒結(jié)構(gòu)與裂紋擴(kuò)展之間的關(guān)系遵循于裂紋尖端的晶體塑性變形機(jī)制。當(dāng)相鄰兩晶粒的有效滑移面間的面間角較大時(shí),裂紋不能直接穿越晶界,傾向于沿晶擴(kuò)展。
　　 6.當(dāng)疲勞裂紋穿越晶界進(jìn)入下一個(gè)新的晶粒時(shí),相比