Al-Cu-Mn-Ti-Ce合金熱疲勞性能的研究.pdf

1、本實(shí)驗(yàn)研究在接近材料實(shí)際工況的試驗(yàn)條件下，在自約束型熱疲勞試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行熱疲勞試驗(yàn)以及熱疲勞裂紋萌生及擴(kuò)展規(guī)律的研究。以鋁銅合金(Cu4.5％)為研究對(duì)象，通過光學(xué)顯微鏡、SEM、能譜分析、拉伸、硬度以及熱疲勞試驗(yàn)等研究了合金元素對(duì)鋁銅合金熱疲勞性能的影響以及熱疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展的機(jī)制。 選用帶預(yù)制裂紋的熱疲勞試樣，以預(yù)制裂紋尖端為起始點(diǎn)，裂紋出現(xiàn)至長(zhǎng)度達(dá)到0.2mm為熱疲勞裂紋萌生階段；裂紋長(zhǎng)度大于0.2mm以后為熱疲勞裂紋擴(kuò)展階

2、段。以熱疲勞裂紋長(zhǎng)度達(dá)到0.2mm所需冷熱循環(huán)次數(shù)即熱疲勞裂紋萌生壽命為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定不同合金元素對(duì)熱疲勞裂紋萌生的抗力；以相同循環(huán)次數(shù)下熱疲勞裂紋的長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定不同合金元素對(duì)熱疲勞裂紋擴(kuò)展的抗力。 在本研究條件下，得出以下主要結(jié)論：加入適量的合金元素(Mn、Ti、Ce)對(duì)鋁銅合金的熱疲勞性能均有不同程度的提高，其中以加入Ce的合金熱疲勞性能較佳，達(dá)到熱疲勞裂紋萌生所需的循環(huán)次數(shù)最多；合金元素都能起到細(xì)化組織的效果，但是機(jī)理有所不同

3、，Mn和Ti分布在晶內(nèi)，而Ce主要富集在晶界；隨著合金元素加入量的增加，合金熱疲勞性能和部分力學(xué)性能(抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度)都呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)；合金熱疲勞裂紋的擴(kuò)展方式為混合擴(kuò)展，裂紋在晶界處萌生并沿晶擴(kuò)展，有穿晶擴(kuò)展趨勢(shì)的裂紋迅速止裂或穿晶擴(kuò)展到一定程度后轉(zhuǎn)變?yōu)檠鼐U(kuò)展；合金的熱疲勞機(jī)制與預(yù)制裂紋尖端以及形成的微裂紋內(nèi)部氧化密切相關(guān)，氧化大大促進(jìn)了熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展；提出單一力學(xué)性能指標(biāo)無法科學(xué)準(zhǔn)確的衡量其熱疲勞性能，而組