Al-Cu-Mn-Ti-Ce合金熱疲勞性能的研究.pdf

1、本實驗研究在接近材料實際工況的試驗條件下，在自約束型熱疲勞試驗機進行熱疲勞試驗以及熱疲勞裂紋萌生及擴展規(guī)律的研究。以鋁銅合金(Cu4.5％)為研究對象，通過光學顯微鏡、SEM、能譜分析、拉伸、硬度以及熱疲勞試驗等研究了合金元素對鋁銅合金熱疲勞性能的影響以及熱疲勞裂紋萌生和擴展的機制。 選用帶預制裂紋的熱疲勞試樣，以預制裂紋尖端為起始點，裂紋出現(xiàn)至長度達到0.2mm為熱疲勞裂紋萌生階段；裂紋長度大于0.2mm以后為熱疲勞裂紋擴展階

2、段。以熱疲勞裂紋長度達到0.2mm所需冷熱循環(huán)次數(shù)即熱疲勞裂紋萌生壽命為標準評定不同合金元素對熱疲勞裂紋萌生的抗力；以相同循環(huán)次數(shù)下熱疲勞裂紋的長度為標準評定不同合金元素對熱疲勞裂紋擴展的抗力。 在本研究條件下，得出以下主要結論：加入適量的合金元素(Mn、Ti、Ce)對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化組織的效果，但是機理有所不同

3、，Mn和Ti分布在晶內，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性能(抗拉強度、屈服強度)都呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢；合金熱疲勞裂紋的擴展方式為混合擴展，裂紋在晶界處萌生并沿晶擴展，有穿晶擴展趨勢的裂紋迅速止裂或穿晶擴展到一定程度后轉變?yōu)檠鼐U展；合金的熱疲勞機制與預制裂紋尖端以及形成的微裂紋內部氧化密切相關，氧化大大促進了熱疲勞裂紋的萌生與擴展；提出單一力學性能指標無法科學準確的衡量其熱疲勞性能，而組