【摘要】：2297鋁鋰合金是20世紀末由美國研制成功的第三代鋁鋰合金,該合金具有中等強度和較高的損傷容限性,在航空航天領(lǐng)域的主要產(chǎn)品形式為厚板,熱處理狀態(tài)為T87。隨著Li元素的加入,鋁合金在獲得良好力學性能的同時也出現(xiàn)了顯著的各向異性,主要體現(xiàn)在力學性能的各向異性以及厚板不同厚度層的組織不均勻性,嚴重阻礙了鋁鋰合金的發(fā)展應(yīng)用。因此需要對相關(guān)問題進行深入研究,探明其影響因素并尋求改善各向異性的方法,為工業(yè)化應(yīng)用提供理論支持。本文以2297鋁鋰合金為研究對象,采用金相(OM)、電子衍射背散射(EBSD)、掃描電鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)和室溫拉伸力學性能測試等檢測方法研究了 2297鋁鋰合金厚板組織的不均勻性、力學性能的各向異性和疲勞性能。并探明了影響其各向異性的因素。主要研究結(jié)果如下:(1)45mm、85mm和95mm2297-T87鋁鋰合金厚板中心位置處均以S織構(gòu)為主,其中45mm厚板中心處還存在再結(jié)晶織構(gòu);在1/4厚度層,1/2寬度處,85mm和95mm厚板以再結(jié)晶織構(gòu)為主,45mm厚板在該處以剪切織構(gòu)為主;在1/2厚度層,1/2寬度處,85mm和95mm厚板以剪切織構(gòu)為主,45mm厚板在該處以黃銅織構(gòu)為主。(2)95mm2297-T87鋁鋰合金厚板的1/4厚度層處,L向、LT向和45°方向斷裂方式為以塑性沿晶斷裂為主,ST方向以脆性斷裂為主。力學性能各向異性表現(xiàn)規(guī)律為:LT方向強度最高,L方向次之,ST方向強度最低,45°方向與L方向差別不大,稍低于L方向;L方向和45°方向延伸率最高,LT方向次之,ST方向延伸率最低。(3)對于95mm2297-T87鋁鋰合金,隨著循環(huán)應(yīng)力水平提高,疲勞循環(huán)周次顯著降低;相同循環(huán)應(yīng)力水平時,隨著溫度上升,疲勞循環(huán)周次顯著降低。相同溫度、相同載荷強度時,不同方向的疲勞性能具有較大差異:LT方向疲勞性能最好,ST方向次之,L方向最差。(4)95mm2297-T87鋁鋰合金厚板疲勞裂紋源主要出現(xiàn)在試樣表面、近表面的夾雜物和晶界處;裂紋擴展過程中,LT向裂紋擴展路徑較L向更曲折,ST向具有典型的解理特征;瞬斷區(qū)形貌與靜態(tài)拉伸相似,L向、LT向?qū)儆谝运苄詳嗔褳橹?ST向以脆性斷裂為主。
【圖文】：

當析出相與基體的位向關(guān)系、慣習面以及晶體結(jié)構(gòu)不同時，其滑移系的逡逑數(shù)量便會不一樣，晶體的變形機制有差異，從而使材料宏觀性能不一致。逡逑圖１．２是Ａｌ－Ｌｉ二元合金相圖，由相圖可以看出，該二元系合金析出相的析逡逑出序列為：過飽和固溶體—亞穩(wěn)相Ｓ＇（Ａｌ３Ｌｉ）—平衡相Ｓ（ＡｌＬｉ）［２ＧＩ。在６００°Ｃ時，在逡逑富鋁端發(fā)生了共晶反應(yīng)，生成了富鋁的ａ固溶體和５相。鋰的固溶度也由１０（ＴＣ逡逑的１％增加到６００°Ｃ的４％。固溶、淬火后，組織中存在大量過飽和空位和Ｌｉ原子逡逑結(jié)合成Ｌｉ原子－空位團簇，當該復合體遷移至亞穩(wěn)相附近時，亞穩(wěn)相吸收其中逡逑的Ｌｉ原子繼續(xù)長大，隨著時效的進行，過飽和空位向晶界或其他等缺陷處移動，逡逑濃度降低直至保持平衡，在過時效階段，Ｓ平衡相從晶界處或者基體中析出。逡逑在Ａｌ－Ｌｉ二元合金中，主要強化相是與基體完全共格的Ｓ＇亞穩(wěn)相。但是因為逡逑其與基體是完全共格關(guān)系

法檢測其織構(gòu)強度和不同厚板之間的織構(gòu)差異并探討造成這一差異的原因。逡逑３．１邋４５ｍｍ厚板不同部位晶粒形態(tài)和極圖分析逡逑圖３．１所示為２２９７－Ｔ８７合金４５ｍｍ厚板不同部位的金相腐蝕照片。逡逑，邋－逡逑，，逡逑ｃ邋ｓＷＷＷＭ逡逑域４＿，丨、，，１１逡逑（ａ：邋Ｄ／２，邋Ｗ／２邋處；ｂ：邐Ｄ／４，邋Ｗ／２邋處；ｃ：邐Ｄ／２，邋Ｗ／４）逡逑圖３．１邋２２９７－Ｔ８７合金４５ｍｍ厚板不同部位處金相組織逡逑１９逡逑
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG146.21

【參考文獻】

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本文編號：2651241