耐損傷鋁合金成分設(shè)計(jì)及裂紋擴(kuò)展行為研究.pdf

1、中圖分類號!Q!魚魚：蘭UDC31碩士學(xué)位論文學(xué)校代碼!Q5蘭曼密級公玨耐損傷鋁合金成分設(shè)計(jì)及裂紋擴(kuò)展行為研究Designofaluminumalloywithhighresistancetodamageandstuayofitsfatiguecrackpropagation作者姓名：鐘繼發(fā)學(xué)科專業(yè)：材料科學(xué)與工程研究方向：材料學(xué)學(xué)院(系、所)：材料科學(xué)與工程學(xué)院指導(dǎo)教師：鄭子樵教授副指導(dǎo)教師：論文答辯日期2Q!壘：壘：12答辯委員會(huì)主

2、席中南大學(xué)2014年4月中南大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要耐損傷鋁合金成分設(shè)計(jì)及裂紋擴(kuò)展行為研究摘要：飛機(jī)蒙皮類結(jié)構(gòu)經(jīng)常受交變載荷、不同介質(zhì)腐蝕環(huán)境的作用，這要求航空鋁合金在強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，提升耐損傷、耐腐蝕等關(guān)鍵性能，以滿足現(xiàn)代飛機(jī)高可靠、長壽命設(shè)計(jì)目標(biāo)。作為973研究課題，本課題旨在研究出在強(qiáng)度、韌性和裂紋擴(kuò)展速率具有良好配合的中強(qiáng)耐損傷新型鋁合金。耐損傷性關(guān)鍵指標(biāo)比國內(nèi)現(xiàn)有材料水平提高25％以上，薄板性能達(dá)到：cr宦430MPa，60，6≥1

3、5％，da／dnSl5。2_350MPa10mm／cycle(AKp=30MPam“2)。該材料性能將達(dá)到甚至超過國外同類材料的水平，可廣泛用于航空航天、交通運(yùn)輸、武器裝備等領(lǐng)域。本文通過降低銅含量，引入“、Er等新的合金化元素，設(shè)計(jì)了四種新的合金成分。通過添加微量元素熔煉得到A1一CuLi。Mg—Ag、Al—Cu—Mg—AgMn—Zr、A1一Cu—Li—Mg—Mn—Zr、A1一Cu—Li—Mg—MnZn—Zr四個(gè)系列合金，并通過檢測各

4、合金的拉伸性能和疲勞裂紋擴(kuò)展性能，選取具有最佳綜合性能的合金作為基礎(chǔ)耐損傷鋁合金。實(shí)驗(yàn)過程中研究了中間退火、時(shí)效制度以及稀土元素Er對各類合金微觀組織和性能的影響，并采用多種時(shí)效制度探索提高合金拉伸性能以及抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力的途徑。同時(shí)采用了金相偏光觀察，掃描電鏡(SEM)，透射電鏡(TEM)等手段研究了合金的疲勞裂紋萌生機(jī)制、早期擴(kuò)展行為以及長裂紋擴(kuò)展機(jī)制，并詳細(xì)地探討了合金的微觀組織結(jié)構(gòu)對疲勞裂紋擴(kuò)展的影響，得出主要結(jié)論如下：IAl

5、—Cu—LiMg—Ag合金iA1Cu—LiMgAg合金經(jīng)450℃中間退火時(shí)發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶過程，而385℃中間退火后得到良好的纖維狀組織，并使冷軋態(tài)板材具有較高的再結(jié)晶溫度。固溶處理前的退火能有效提高Al—CuLiMg—Ag合金的再結(jié)晶溫度，使合金在一定固溶處理溫度區(qū)間內(nèi)獲得未再結(jié)晶組織。適當(dāng)提高固溶處理溫度能有效加快合金的時(shí)效響應(yīng)速度，且在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，使得A1一CuLi—Mg—Ag合金具有較高的延伸率。ii在強(qiáng)度相當(dāng)?shù)那闆r下，預(yù)變