2xxx航空鋁合金的疲勞與斷裂行為研究.pdf

1、本論文通過軸向疲勞試驗和裂紋擴展速率測試以及斷裂韌性測試,利用金相顯微鏡、XRD、透射電鏡(TEM)、掃描電鏡(SEM)以及EBSD觀察,系統(tǒng)研究了2197和2524合金的疲勞裂紋萌生和擴展行為以及2197合金的斷裂韌性,考察了試樣取向和時效制度的影響,得到的主要結(jié)論如下:
　　 (1)2197合金及2524合金的疲勞裂紋主要萌生于試樣表面,且萌生于第二相粒子、第二相粒子/基體界面、表面缺陷處以及晶界。
　　 (2)21

2、97合金及2524合金的疲勞裂紋早期均呈現(xiàn)曲折的擴展,其優(yōu)先沿有利滑移面擴展,當兩個晶粒的有利滑移面一致時,裂紋不發(fā)生偏折;當兩個晶粒的有利滑移面存在夾角時,裂紋發(fā)生偏折,形成斷口的晶體學形貌。
　　 (3)2197合金具有平面滑移特性,并以沿{111}面的穿晶擴展為主,也有沿小角度晶界擴展?？杉羟泄哺裣唳?粒子,造成晶內(nèi)擴展路徑曲折。
　　 (4)小顆粒對疲勞條帶幾乎沒有影響;當裂紋遇到大顆粒并繞過其擴展時,顆粒對裂紋

3、有阻礙作用。
　　 (5)2197合金在T6欠時效狀態(tài)時合金中只有可切割的δ'相和GP區(qū);T6峰時效狀態(tài)時合金中析出δ'相和T1相,δ'相的數(shù)量較T6欠時效狀態(tài)少,晶界出現(xiàn)無沉淀析出帶(PFZ);T8峰時效狀態(tài)時合金中有最少量的δ'相和最細小彌散的T1相。
　　 (6)L-T、T-L、L+45°三個取樣方向的試樣在近門檻值區(qū)的擴展速率為:L+45°方向稍大,L-T與T-L方向相近;進入Paris擴展階段以后,三者的擴展速

4、率相近,差別不大;T-L方向在△K=23.7Mpa×m1/2時進入第三擴展階段并且更快斷裂,L-T方向在△K=23.8Mpa×m1/2時進入第三擴展階段并且斷裂速率其次,L+45°方向在△K=26.5 Mpa×m1/2時進入第三擴展階段并且最慢斷裂。
　　 (7)2197合金L-T、T-L、L+45°三個取樣方向的閉合效應水平差別不大,這說明取樣方向?qū)辖鸬牧鸭y擴展和閉合影響不大。
　　 (8)2197合金在T6欠時效、

5、T6峰時效、T8峰時效三種熱處理狀態(tài)下近門檻值區(qū)的擴展速率為:T6欠時效＜T6峰時效＜T8峰時效;T6欠時效在△K=16.8 Mpa×m1/2時進入Paris擴展階段,T6峰時效在△K=10.7 Mpa×m1/2時進入Paris擴展階段,T8峰時效在△K=10.1MPa×m1/2時進入Paris擴展階段,且合金在Paris擴展階段的擴展速率相近,差別不大;T6欠時效在△K=28.1MPa×m1/2時進入第三擴展階段,T6峰時效在△K=3

6、0.87 Mpa×m1/2時進入第三擴展階段,T8峰時效在△K=23.8 Mpa×m1/2時進入第三擴展階段。
　　 (9)2197合金中,T6欠時效狀態(tài)有最曲折的裂紋擴展路徑和嚴重的表面氧化;T6峰時效狀態(tài)有其次曲折的擴展路徑,T8峰時效狀態(tài)最次。故閉合效應水平:T6欠時效＞T6峰時效＞T8峰時效。
　　 (10)取樣方向?qū)?197-T8峰時效合金板材的斷裂韌性影響不大,斷裂韌度值L+45°方向大于L-T取向大于T-L