發(fā)布時(shí)間：2017-05-27 17:15

  本文關(guān)鍵詞：2124鋁合金板材斷裂韌性和高周疲勞特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 通過MTS測(cè)試了不同厚度2124-T851鋁合金板材的斷裂韌性,并詳細(xì)考察了合金板材的疲勞性能。此外,通過金相實(shí)驗(yàn)方法(OM),X射線物相分析(XRD)以及透射電鏡分析(TEM),結(jié)合斷裂韌性測(cè)試以及疲勞性能實(shí)驗(yàn)失效樣品斷口掃描電鏡掃描分析(SEM)研究了合金微觀組織結(jié)構(gòu)對(duì)2124-T851鋁合金板材斷裂韌性和疲勞性能的影響。結(jié)果表明: (1)2124-T851鋁合金板材不同取向的斷裂韌性不同,L-T向斷裂韌性明顯優(yōu)于T-L向:30mm厚板材斷裂韌性最好,L-T向?yàn)?9.64MPa(?),T-L向?yàn)?4.31MPa(?)。 (2)2124-T851鋁合金板材應(yīng)力幅值低于243MPa時(shí),疲勞壽命達(dá)到10~7;隨厚度的增加,疲勞強(qiáng)度下降,疲勞裂紋擴(kuò)展速率增加。 (3)高周疲勞斷裂過程中應(yīng)力幅值越高,樣品疲勞壽命越低,瞬斷區(qū)面積占總的斷面面積的比例也越大。應(yīng)力幅值對(duì)板材疲勞壽命的影響主要在于隨著應(yīng)力幅值的提高,在疲勞輝紋間距略有增大的同時(shí),疲勞裂紋越早進(jìn)入瞬時(shí)斷裂階段。 (4)疲勞裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算結(jié)果,30mm厚板材為da/dN=2.8×10~(-8)(△K)~(3.5);40mm厚板材為da/dN=4.4×10~(-8)(△K)~(3.4);55mm厚板材為da/dN=5.7×10~(-8)(△K)~(3.3)。由于裂紋閉合效應(yīng)等因素的影響,循環(huán)載荷數(shù)會(huì)遠(yuǎn)大于微觀可見的疲勞輝紋數(shù)目,因此計(jì)算結(jié)果與斷口觀察的疲勞輝紋間距有差異。 (5)2124-T851鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展有明顯的三階段特性,疲勞裂紋一般在試樣表面萌生,裂紋擴(kuò)展中產(chǎn)生大量疲勞輝紋,隨著裂紋的擴(kuò)展疲勞輝紋間距會(huì)增大,隨后發(fā)生瞬時(shí)斷裂,斷口呈小韌窩和解理斷裂的混合形貌。 (6)Paris描述的應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子范圍與裂紋擴(kuò)展速率的關(guān)系只適用于某一擴(kuò)展階段,裂紋在Ⅰ和Ⅲ階段,其擴(kuò)展速率都是隨△K的增加而急劇上升。疲勞瞬斷區(qū)的形成和材料的斷裂韌性是相關(guān)的,當(dāng)K_(max)大約達(dá)到K_(IC)時(shí)材料發(fā)生斷裂。 (7)2124-T851鋁合金板材為不完全的再結(jié)晶組織,合金主要相有α-Al基體,針狀析出相S'(Al_2CuMg)以及大顆粒析出相Al_6(Fe,Mn)。 (8)晶界和亞晶界能有效阻止疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展,有利于合金的抗疲勞性能和斷裂韌性。板材厚度對(duì)2124-T851鋁合金斷裂韌性以及疲勞性能的影響主要源于因板材厚度不同而導(dǎo)致的晶界以及亞晶界情況的差異。
【關(guān)鍵詞】：2124鋁合金 高周疲勞 斷裂韌性 S-N曲線 疲勞裂紋擴(kuò)展速率 疲勞斷口 微觀組織結(jié)構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第一章 文獻(xiàn)綜述10-26
• 1.1 2x24鋁合金概述10-15
• 1.1.1 2x24合金發(fā)展概況10-11
• 1.1.2 2x24合金的合金化機(jī)理11-13
• 1.1.3 2x24合金的組織與性能13-15
• 1.2 鋁合會(huì)的斷裂韌性15-18
• 1.2.1 應(yīng)力場(chǎng)強(qiáng)度因子和斷裂韌性15-16
• 1.2.2 鋁合金斷裂韌性測(cè)試方法16
• 1.2.3 影響鋁合金材料斷裂韌性的主要因素16-18
• 1.3 鋁合金的疲勞18-20
• 1.3.1 疲勞研究發(fā)展概況18-19
• 1.3.2 金屬疲勞的分類19-20
• 1.4 疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展20-25
• 1.4.1 疲勞裂紋擴(kuò)展一般規(guī)律性描述20-22
• 1.4.2 疲勞裂紋萌生的主要機(jī)理22-23
• 1.4.3 疲勞裂紋擴(kuò)展的主要機(jī)理23-25
• 1.5 本論文研究的目的和主要研究?jī)?nèi)容25-26
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和方法26-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)分析方法26-31
• 2.2.1 斷裂韌性實(shí)驗(yàn)26-27
• 2.2.2 疲勞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)27-28
• 2.2.3 疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)28
• 2.2.4 斷口掃描電鏡觀察28-29
• 2.2.5 金相組織觀察29
• 2.2.6 X射線衍射物相分析29
• 2.2.7 透射電鏡組織觀察29-31
• 第三章 2124-T851鋁合會(huì)板材斷裂韌性31-36
• 3.1 不同厚度2124-T851鋁合金板材斷裂韌性31-32
• 3.1.1 不同厚度2124-T851鋁合金板材L-T 向斷裂韌性31
• 3.1.2 不同厚度2124-T851鋁合金板材T-L 向斷裂韌性31-32
• 3.2 合金斷口分析32-33
• 3.3 分析與討論33-35
• 3.3.1 板材厚度對(duì)2124-T851合金斷裂韌性的影響機(jī)制33-34
• 3.3.2 2124-T851合金厚板不同方向斷裂韌性34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第四章 2124-T851鋁合金板材疲勞特性36-51
• 4.1 2124-T851鋁合金板材疲勞強(qiáng)度36-43
• 4.1.1 不同厚度板材S-N曲線36-37
• 4.1.2 疲勞斷口SEM觀察37-41
• 4.1.3 分析與討論41-43
• 4.2 2124-T851鋁合金板材裂紋擴(kuò)展速率43-49
• 4.2.1 不同厚度板材裂紋擴(kuò)展速率測(cè)試結(jié)果43-45
• 4.2.2 裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)樣斷口觀察45-47
• 4.2.3 分析與討論47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-51
• 第五章 微觀組織結(jié)構(gòu)對(duì)2124合金板性能的影響51-61
• 5.1 2124-T851鋁合金板材顯微組織結(jié)構(gòu)51-55
• 5.1.1 不同厚度板材金相顯微組織觀察51-53
• 5.1.2 合金X射線衍射物相分析53-54
• 5.1.3 合金板材TEM觀察54-55
• 5.2 分析與討論55-60
• 5.2.1 晶界及亞結(jié)構(gòu)對(duì)合金斷裂韌性的影響55-57
• 5.2.3 析出相及夾雜對(duì)合金疲勞性能的影響57-60
• 5.3 本章小結(jié)60-61
• 第六章 結(jié)論61-63
• 參考文獻(xiàn)63-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文70

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8 王紅衛(wèi)，楊大智，，陳

本文編號(hào)：400678