耐損傷鋁合金成分設計及裂紋擴展行為研究.pdf

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

2、席中南大學2014年4月中南大學碩士學位論文摘要耐損傷鋁合金成分設計及裂紋擴展行為研究摘要：飛機蒙皮類結構經(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化的基礎上，提升耐損傷、耐腐蝕等關鍵性能，以滿足現(xiàn)代飛機高可靠、長壽命設計目標。作為973研究課題，本課題旨在研究出在強度、韌性和裂紋擴展速率具有良好配合的中強耐損傷新型鋁合金。耐損傷性關鍵指標比國內(nèi)現(xiàn)有材料水平提高25％以上，薄板性能達到：cr宦430MPa，60，6≥1

3、5％，da／dnSl5。2_350MPa10mm／cycle(AKp=30MPam“2)。該材料性能將達到甚至超過國外同類材料的水平，可廣泛用于航空航天、交通運輸、武器裝備等領域。本文通過降低銅含量，引入“、Er等新的合金化元素，設計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四個系列合金，并通過檢測各

4、合金的拉伸性能和疲勞裂紋擴展性能，選取具有最佳綜合性能的合金作為基礎耐損傷鋁合金。實驗過程中研究了中間退火、時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，并采用多種時效制度探索提高合金拉伸性能以及抗疲勞裂紋擴展能力的途徑。同時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制、早期擴展行為以及長裂紋擴展機制，并詳細地探討了合金的微觀組織結構對疲勞裂紋擴展的影響，得出主要結論如下：IAl

5、—Cu—LiMg—Ag合金iA1Cu—LiMgAg合金經(jīng)450℃中間退火時發(fā)生靜態(tài)再結晶過程，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晶溫度。固溶處理前的退火能有效提高Al—CuLiMg—Ag合金的再結晶溫度，使合金在一定固溶處理溫度區(qū)間內(nèi)獲得未再結晶組織。適當提高固溶處理溫度能有效加快合金的時效響應速度，且在強度相當?shù)那闆r下，使得A1一CuLi—Mg—Ag合金具有較高的延伸率。ii在強度相當?shù)那闆r下，預變