本文關鍵詞：高強7075鋁合金疲勞損傷微觀機理和循環(huán)形變特性的研究

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【摘要】：7075鋁合金因具有高的比強度、剛度和較好的抗應力腐蝕能力成為航空航天和高速交通領域關鍵結構件的優(yōu)選材料。由于這些結構件長期處于循環(huán)交變載荷服役條件,故而對該合金的疲勞損傷和循環(huán)形變特性進行研究尤顯重要。本文對7075合金進行三種不同中間熱處理工藝,獲得三種不同組織性能的材料,分別為7075-T651、7075-T6和7075-H112合金。通過金相顯微鏡(OM)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)觀測三種合金的微觀形貌和原始組態(tài),并探究7075-T651合金循環(huán)形變性能和疲勞損傷特性的微觀機理,獲得如下結果：(1)經(jīng)過T651、T6和H112熱處理態(tài)下的7075合金具有各自不同的微觀組織形貌和性能特征。7075-T651和7075-T6合金有密集均勻分布的析出相,H112基體析出相細而稀疏,顯微強度也較低。(2)經(jīng)過熱擠壓排材并預拉伸工藝的7075-T651合金有明顯優(yōu)異性能。通過原始組態(tài)觀察和物相分析發(fā)現(xiàn),該合金基體上彌散分布著細小的MgZn2,同時存有Al7Cu2Fe,以及富Si氧化物顆粒。(3)7075-T651合金斷裂方式為P-V曲線Ⅰ型,其斷裂韌性Kic為41.59MPa.m1/2。L-T取向的斷口上有顯見的撕裂棱和韌窩,韌窩大而深且無規(guī)則排列。(4)通過靜載拉伸試驗發(fā)現(xiàn)T651熱處理態(tài)下的7075鋁合金材料具有較高抗拉強度529 MPa和屈服強度450 MPa,有較大延伸率(10%)和斷面收縮率(6.8%),塑性容積量高,但外載荷高于一定數(shù)值時同樣具有發(fā)生短時斷裂失效傾向。(5)7075-T651合金材料具有超高疲勞壽命,在小應力循環(huán)加載下(60%σy、 70%σy)試樣顯現(xiàn)高壽命周期；隨著恒定應力增大(80%σy、90%σy),試樣較早進入循環(huán)飽和區(qū)域進而斷裂失穩(wěn)。(6)7075-T651合金材料在循環(huán)載荷作用初期基體無明顯塑性變形,裂紋長度小,試樣表面有效承載面積大,裂紋源區(qū)呈現(xiàn)類似解理斷裂的花樣特征。循環(huán)加載后,裂紋擴展時,由于位錯反復滑移過程中的可逆性,斷口呈現(xiàn)典型的溝槽花樣特征。疲勞后期,隨裂紋長度增加,擴展速率增大,位錯可逆滑移距離遠小于裂紋擴展距離,瞬斷區(qū)域更接近靜態(tài)拉伸斷口形貌,有明顯韌窩斷口特征。(7)7075-T651合金有明顯微孔擴展聚集聚合斷裂模式,以晶內(nèi)微孔聚合為主�；w內(nèi)富含F(xiàn)e.Si的第二相粒子和晶界與位錯運動的協(xié)調(diào)作用導致這一機制產(chǎn)生。MgZn2、Al7Cu2Fe以及富Si氧化物顆粒阻礙位錯運動,造成位錯塞積,局部應力增大到一定程度后,顆粒開裂或沿界面脫粘,從而形成微孔,外加應力作用下聚集長大,進而導致材料局部開裂。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG146.21

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