發(fā)布時(shí)間：2020-05-06 12:17

【摘要】：2297鋁鋰合金是20世紀(jì)末由美國(guó)研制成功的第三代鋁鋰合金,該合金具有中等強(qiáng)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T(mén)87。隨著Li元素的加入,鋁合金在獲得良好力學(xué)性能的同時(shí)也出現(xiàn)了顯著的各向異性,主要體現(xiàn)在力學(xué)性能的各向異性以及厚板不同厚度層的組織不均勻性,嚴(yán)重阻礙了鋁鋰合金的發(fā)展應(yīng)用。因此需要對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)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(duì)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(xué)性能測(cè)試等檢測(cè)方法研究了 2297鋁鋰合金厚板組織的不均勻性、力學(xué)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(xué)性能各向異性表現(xiàn)規(guī)律為:LT方向強(qiáng)度最高,L方向次之,ST方向強(qiáng)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(duì)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(shí),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(qiáng)度時(shí),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(kuò)展過(guò)程中,LT向裂紋擴(kuò)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(dāng)析出相與基體的位向關(guān)系、慣習(xí)面以及晶體結(jié)構(gòu)不同時(shí)，其滑移系的逡逑數(shù)量便會(huì)不一樣，晶體的變形機(jī)制有差異，從而使材料宏觀(guān)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(guò)飽和固溶體—亞穩(wěn)相Ｓ＇（Ａｌ３Ｌｉ）—平衡相Ｓ（ＡｌＬｉ）［２ＧＩ。在６００°Ｃ時(shí)，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(guò)飽和空位和Ｌｉ原子逡逑結(jié)合成Ｌｉ原子－空位團(tuán)簇，當(dāng)該復(fù)合體遷移至亞穩(wěn)相附近時(shí)，亞穩(wěn)相吸收其中逡逑的Ｌｉ原子繼續(xù)長(zhǎng)大，隨著時(shí)效的進(jìn)行，過(guò)飽和空位向晶界或其他等缺陷處移動(dòng)，逡逑濃度降低直至保持平衡，在過(guò)時(shí)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(qiáng)化相是與基體完全共格的Ｓ＇亞穩(wěn)相。但是因?yàn)殄义掀渑c基體是完全共格關(guān)系

法檢測(cè)其織構(gòu)強(qiáng)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(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TG146.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2651241