本文關(guān)鍵詞：壓力和鐵含量對(duì)Al-Zn-Mg-Cu合金低周疲勞行為的影響

  更多相關(guān)文章： Al-Zn-Mg-Cu 擠壓鑄造 Fe含量 低周疲勞

【摘要】：擠壓鑄造是一種結(jié)合了鑄造和鍛造特點(diǎn)的高效近凈成形技術(shù),可獲得晶粒細(xì)小、組織致密、性能優(yōu)異的鑄件。采用擠壓鑄造技術(shù)制備的Al-Zn-Mg-Cu合金可廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域,但這類合金對(duì)Fe元素含量的控制非常嚴(yán)格。隨著航空航天等領(lǐng)域的發(fā)展,對(duì)高強(qiáng)鋁合金的性能要求越來越高,且高強(qiáng)鋁合金在實(shí)際服役的過程中經(jīng)常是承受交變應(yīng)力或者循環(huán)應(yīng)力,因此,研究壓力和鐵含量對(duì)Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞行為的影響具有重要意義。本文針對(duì)擠壓鑄造工藝制備的含0.01Fe、0.33Fe和0.55Fe的Al-7.1 Zn 2.4 Mg 2.1 Cu合金(wt%,下同),采用低周疲勞實(shí)驗(yàn),結(jié)合金相分析、XRD、SEM、TEM等手段,研究了壓力和鐵含量對(duì)T4態(tài)合金低周疲勞行為的影響。取得了以下結(jié)果:通過擠壓鑄造技術(shù)制備的含0.01Fe、0.33Fe和0.55Fe的Al-Zn-Mg-Cu合金,75MPa壓力下(T4態(tài))的抗拉強(qiáng)度和伸長率典型值分別為493MPa、19.3%,472MPa、10.8%,464MPa、8.9%,均較0MPa壓力下合金有大幅提升。研究了鐵在Al-Zn-Mg-Cu合金中的存在形式及其對(duì)拉伸力學(xué)性能的影響。3種Fe含量合金鑄態(tài)下富鐵相均為Al3Fe,T4固溶處理后,富鐵相通過擴(kuò)散型相變轉(zhuǎn)變?yōu)锳l7Cu2Fe和Al6(Fe Cu)。隨著Fe含量的增加,共晶相數(shù)量明顯減少,富鐵相數(shù)量增加、尺寸變大。Fe含量的增加損害材料的拉伸力學(xué)性能,尤其是延伸率。研究了擠壓鑄造Al-Zn-Mg-Cu合金的循環(huán)硬化行為。3種Fe含量合金在3組壓力下均表現(xiàn)為相似的循環(huán)硬化行為。在0.3%、0.4%總應(yīng)變幅下表現(xiàn)為循環(huán)穩(wěn)定現(xiàn)象,當(dāng)總應(yīng)變幅增大到0.5%,合金表現(xiàn)為起始循環(huán)硬化至200周次左右達(dá)到飽和然后表現(xiàn)為循環(huán)穩(wěn)定。在相同總應(yīng)變幅下合金循環(huán)應(yīng)力響應(yīng)曲線的最大值隨著壓力增大而增大。分析了循環(huán)硬化行為的微觀機(jī)理。在0.3%總應(yīng)變幅下,合金表現(xiàn)為純彈性疲勞特征,基本不存在宏觀塑性變形,但部分晶粒會(huì)發(fā)生微小的塑性變形,出現(xiàn)位錯(cuò)增殖、相互纏結(jié)以及在第二相和晶界處塞積,這些交互作用比較微弱,故基本保持循環(huán)穩(wěn)定現(xiàn)象直至循環(huán)斷裂。在0.5%總應(yīng)變幅下,循環(huán)起始周次存在塑性應(yīng)變,隨著循環(huán)周次的增加,位錯(cuò)不斷增殖,位錯(cuò)與晶界以及位錯(cuò)之間的交互作用不斷增強(qiáng),引起循環(huán)硬化。當(dāng)循環(huán)進(jìn)行到一定程度,位錯(cuò)的增殖與湮滅相抵消,達(dá)到平衡狀態(tài),表現(xiàn)為后續(xù)的循環(huán)穩(wěn)定。此外,循環(huán)加載過程中出現(xiàn)的應(yīng)變時(shí)效現(xiàn)象也是導(dǎo)致合金循環(huán)硬化的一個(gè)重要原因。研究了壓力和鐵含量對(duì)Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞壽命的影響。在相同F(xiàn)e含量下,合金疲勞壽命隨著壓力增大而顯著提高。0MPa壓力下,當(dāng)Fe含量由0.01%增加到0.55%,合金疲勞壽命變化不明顯。75MPa壓力下,在指定的所有總應(yīng)變幅下0.33Fe合金的疲勞壽命均優(yōu)于0.55Fe合金,當(dāng)總應(yīng)變幅低于0.5%時(shí),0.33Fe合金的疲勞壽命明顯優(yōu)于0.01Fe合金,當(dāng)總應(yīng)變幅高于0.5%時(shí),0.33Fe合金的疲勞壽命略低于0.01Fe合金。分析了相同鐵含量不同壓力Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞斷裂機(jī)制。0MPa壓力合金疲勞裂紋主要萌生于縮松、縮孔等鑄造缺陷且疲勞裂紋易于沿著這些鑄造缺陷擴(kuò)展。75MPa壓力合金疲勞裂紋萌生于表面或靠近表面處的滑移帶、粗大共晶相、粗大富鐵相或者冶金夾雜,裂紋擴(kuò)展區(qū)可見大量共晶相和粗大富鐵相破碎現(xiàn)象。分析了相同壓力不同鐵含量Al-Zn-Mg-Cu合金疲勞斷裂機(jī)制。0MPa壓力下,疲勞裂紋擴(kuò)展行為主要由縮松縮孔等鑄造缺陷決定,Fe含量對(duì)其無明顯影響。75MPa壓力下,Fe含量對(duì)合金疲勞裂紋擴(kuò)展行為影響顯著。在較小總應(yīng)變幅下,尺寸較小的富鐵相阻礙疲勞裂紋擴(kuò)展,對(duì)合金疲勞性能有利;但當(dāng)總應(yīng)變幅較大時(shí),較大尺寸富鐵相易于破碎成為疲勞裂紋源且疲勞裂紋易于沿著破碎的富鐵相擴(kuò)展。
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG146.21;TG249.2

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉宏亮;疏達(dá);王俊;孫寶德;;超高強(qiáng)鋁合金中雜質(zhì)元素的研究現(xiàn)狀[J];材料導(dǎo)報(bào);2011年05期

2 王正安;汪明樸;楊文超;張茜;盛曉菲;李周;;1973鋁合金鑄態(tài)組織及均勻化退火組織研究[J];材料工程;2010年05期

3 高鳳華;田妮;孫兆霞;趙剛;;Al-6.5Zn-2.4Mg-2.3Cu鋁合金半連續(xù)鑄錠的均勻化處理[J];東北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年08期

4 佘歡;疏達(dá);儲(chǔ)威;王俊;孫寶德;;Fe和Si雜質(zhì)元素對(duì)7×××系高強(qiáng)航空鋁合金組織及性能的影響[J];材料工程;2013年06期

5 汝繼剛,伊琳娜;高純化對(duì)Al-Zn-Mg-Cu系高強(qiáng)鋁合金性能的影響[J];航空材料學(xué)報(bào);2003年S1期

6 姜鋒;韋莉莉;蹇海根;鄭秀媛;黃宏鋒;文康;;航空用B93鋁合金均勻化顯微組織分析[J];航空材料學(xué)報(bào);2010年02期

7 陳振中;解傳浩;朱成香;;A357鑄造鋁合金疲勞特性及熱處理的影響[J];輕金屬;2010年07期

8 Jeffvey B.Plies ,Nicholas J.Grant ,周建輝;噴射成形含鐵、硅7150鋁合金的組織和性能[J];上海鋼研;1998年05期

9 劉忠俠,宋謀勝,李繼文,翁永剛,王明星,宋天福;加鈦方式及鈦含量對(duì)A356合金的低周疲勞性能的影響[J];特種鑄造及有色合金;2005年09期

10 鄭成坤;婁照輝;程佩;范建磊;林波;張衛(wèi)文;;擠壓鑄造和重力鑄造A356鋁合金低周疲勞行為研究[J];特種鑄造及有色合金;2013年08期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李宇飛;宋國金;石飛;王偉;吳江;鄭松翔;孫茂天;馮志軍;;擠壓鑄造LC4合金組織及性能研究[A];第十二屆全國鑄造年會(huì)暨2011中國鑄造活動(dòng)周論文集[C];2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 陳胤楨;平均應(yīng)變對(duì)7050-T7451鋁合金低周疲勞力學(xué)行為的影響研究[D];浙江大學(xué);2012年

2 郭杰;QPQ技術(shù)提高彈簧鋼疲勞強(qiáng)度、耐腐蝕性能的研究[D];江南大學(xué);2013年

3 張冬雪;熱擠壓Al-6.0%Zn-2.0%Mg-1.5%Cu-xY合金的低周疲勞行為研究[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號(hào)：1214679