【摘要】：利用透射電子顯微鏡和低周疲勞試驗(yàn)機(jī)研究了單級(jí)時(shí)效狀態(tài)及回歸再時(shí)效狀態(tài)兩種含Zr、Sc的Al-Zn-Mg-Cu合金的微觀組織和低周疲勞性能。結(jié)果表明:單級(jí)時(shí)效基體析出相以η′相為主,晶界析出連續(xù)分布平衡相,并伴有晶間無析出帶;回歸再時(shí)效基體析出相略有長(zhǎng)大,晶界析出相長(zhǎng)大明顯,無析出帶變寬。低周疲勞加載條件下,合金在0.4%~0.7%外加總應(yīng)變幅范圍內(nèi)表現(xiàn)出循環(huán)穩(wěn)定性;在0.8%的應(yīng)變幅下,呈現(xiàn)先軟化后硬化。在0.4%~0.6%較低的外加總應(yīng)變幅范圍內(nèi),回歸再時(shí)效合金表現(xiàn)出較高的低周疲勞壽命。兩種狀態(tài)合金的塑性應(yīng)變幅和彈性應(yīng)變幅與載荷反向周次之間均成直線關(guān)系,并可分別用Coffin-Manson公式和Basquin公式來描述。兩種狀態(tài)的合金的疲勞裂紋均萌生于試樣表面,并以穿晶方式擴(kuò)展。
【圖文】：

１５０℃×１８ｈ＋２００℃×１ｈ＋１５０℃×１８ｈ的回歸再時(shí)效處理。利用ＳｔｒｕｅｒｓＴｅｎｕｐｏｌ－５雙噴電解減薄儀在－３０℃、１７Ｖ的條件下，采用２５％ＨＮＯ３＋７５％ＣＨ３ＯＨ溶液對(duì)５０μｍ樣品進(jìn)行電解減保利用ＪＥＭ－２１００型透射電子顯微鏡對(duì)兩種時(shí)效狀態(tài)合金的顯微組織進(jìn)行觀察。合金的疲勞實(shí)驗(yàn)在ＰＬＤ－５０型電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，采用正弦波，應(yīng)力比Ｒ＝－１，加載頻率為１Ｈｚ，名義應(yīng)變幅為０．４％～０．８％。疲勞試樣的尺寸如圖１所示。圖１疲勞試樣的尺寸（ｍｍ）Ｆｉｇ．１Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｏｆｆａｔｉｇｕｅｓａｍｐｌｅ（ｍｍ）２結(jié)果與分析２．１顯微組織Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ系鋁合金的時(shí)效析出序列為：ＳＳＳ—ＧＰ區(qū)—η′相—η相。含微量Ｚｒ和Ｓｃ元素的Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ合金的時(shí)效析出序列并無改變，但其時(shí)效析出驅(qū)動(dòng)力發(fā)生改變。由ＴＥＭ分析得知，Ａｌ－７．２Ｚｎ－２．５Ｍｇ－１．５Ｃｕ－０．０８Ｚｒ－０．１２Ｓｃ合金在均勻化處理后，生成大量彌散分布的Ａｌ３（Ｚｒ，Ｓｃ）粒子，尺寸約為２０ｎｍ，其衍射斑點(diǎn)在｛０１１｝位置，與基體共格，如圖２所示。圖２Ａｌ３（Ｚｒ，Ｓｃ）相的ＴＥＭ照片Ｆｉｇ．２ＴＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆＡｌ３（Ｚｒ，Ｓｃ）ｐｈａｓｅｓ圖３為兩種時(shí)效狀態(tài)Ａｌ－７．２Ｚｎ－２．５Ｍｇ－１．５Ｃｕ－０．０８Ｚｒ－０．１２Ｓｃ合金的ＴＥＭ照片。由圖３（ａ）可見，合金經(jīng)１５０℃×３６ｈ的單級(jí)時(shí)效處理后，基體析出相（ＭＰｔ）細(xì)

Ｓｃ元素的Ａｌ－Ｚｎ－Ｍｇ－Ｃｕ合金的時(shí)效析出序列并無改變，，但其時(shí)效析出驅(qū)動(dòng)力發(fā)生改變。由ＴＥＭ分析得知，Ａｌ－７．２Ｚｎ－２．５Ｍｇ－１．５Ｃｕ－０．０８Ｚｒ－０．１２Ｓｃ合金在均勻化處理后，生成大量彌散分布的Ａｌ３（Ｚｒ，Ｓｃ）粒子，尺寸約為２０ｎｍ，其衍射斑點(diǎn)在｛０１１｝位置，與基體共格，如圖２所示。圖２Ａｌ３（Ｚｒ，Ｓｃ）相的ＴＥＭ照片Ｆｉｇ．２ＴＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆＡｌ３（Ｚｒ，Ｓｃ）ｐｈａｓｅｓ圖３為兩種時(shí)效狀態(tài)Ａｌ－７．２Ｚｎ－２．５Ｍｇ－１．５Ｃｕ－０．０８Ｚｒ－０．１２Ｓｃ合金的ＴＥＭ照片。由圖３（ａ）可見，合金經(jīng)１５０℃×３６ｈ的單級(jí)時(shí)效處理后，基體析出相（ＭＰｔ）細(xì)孝彌散，以η′相為主；晶界析出相（ＧＢＰ）呈長(zhǎng)條狀，與晶界平行分布，為η相；并且延晶界兩側(cè)的一定區(qū)域內(nèi)沒有沉淀析出相，即晶界無析出帶（ＰＦＺ），寬度為２０ｎｍ左右。當(dāng)合金經(jīng)１５０℃×１８ｈ＋２００℃×１ｈ＋１５０℃×１８ｈ的回歸再時(shí)效處理后，如圖３（ｂ）所示，ＭＰｔ彌散分布，其尺寸較１５０℃×３６ｈ處理狀態(tài)的略有長(zhǎng)大，同樣以η′相為主；而ＧＢＰ長(zhǎng)大明顯，呈塊狀η相；ＰＦＺ寬化，約４０ｎｍ。圖３單級(jí)時(shí)效與回歸再時(shí)效狀態(tài)合金的ＴＥＭ照片Ｆｉｇ．３ＴＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆａｌｌｏｙｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅｓｔａｇｅａｇｉｎｇａｎｄＲＲＡｔｒｅａｔｅｄｓｔａｔｅｓ２．２低周疲勞行為２．２．１循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)行為圖４為在０．４％～０．８％的外加總應(yīng)變幅下回歸再時(shí)效態(tài)合金

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3 王s

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