本文關(guān)鍵詞：重要鋁合金結(jié)構(gòu)件失效機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： Al-Zn-Mg合金 斷裂 失效 EBSD TEM 微觀組織

【摘要】：Al-Zn-Mg合金是一種典型的可熱處理強(qiáng)化的可焊接鋁合金,作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于航空航天以及交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。以往針對(duì)其微觀組織對(duì)裂紋萌生及擴(kuò)展影響的研究一般采用實(shí)驗(yàn)室自制材料,并在單一影響因子下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與表征,而忽略了實(shí)際工程材料中微觀組織結(jié)構(gòu)的不均勻性以及失效條件的復(fù)雜性等現(xiàn)實(shí)問題,導(dǎo)致結(jié)果存在較大分歧,很難對(duì)實(shí)際生產(chǎn)做出指導(dǎo)。本文針對(duì)兩種實(shí)際7005鋁合金工程結(jié)構(gòu)件,主要通過利用掃描電子顯微鏡(SEM)、電子背散射衍射技術(shù)(EBSD)以及掃描透射電子顯微鏡(STEM)等手段,深入研究不同失效結(jié)構(gòu)件中微觀組織與裂紋萌生、擴(kuò)展的關(guān)系。一方面,系統(tǒng)地表征了微觀組織不均勻的材料中,各組織對(duì)裂紋牽制或促進(jìn)作用的機(jī)理;另一方面,則研究了焊接缺陷與母材組織的對(duì)焊接區(qū)裂紋擴(kuò)展的影響。論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)可總結(jié)如下:(1)材料的成形過程以及回復(fù)再結(jié)晶都會(huì)導(dǎo)致材料產(chǎn)生一定程度的組織不均勻,裂紋在不均勻組織內(nèi)擴(kuò)展將受到各組織不同程度的抑制作用。當(dāng)斷裂平面平行于不均勻晶粒組織界面時(shí),裂紋更趨向于沿此界面進(jìn)行擴(kuò)展。(2)沿晶裂紋更傾向于沿大角度晶界擴(kuò)展,小角度晶界上的沿晶裂紋常常被阻礙,導(dǎo)致閉合或偏轉(zhuǎn)。大多數(shù)的穿晶裂紋在遇到大角度晶界時(shí),由于相鄰晶粒的可激活滑移面之間的取向差非常大,滑移面的轉(zhuǎn)換相對(duì)困難,會(huì)受到很大的阻礙作用,導(dǎo)致裂紋在跨過晶界進(jìn)入臨近晶粒內(nèi)時(shí),路徑會(huì)發(fā)生很大的偏轉(zhuǎn),甚至斷裂形式將由滑移轉(zhuǎn)變?yōu)榻饫頂嗔选?3)相比粗晶和細(xì)小的再結(jié)晶晶粒,變形晶粒對(duì)裂紋有更大的阻礙作用。裂紋在局部再結(jié)晶區(qū)域內(nèi)擴(kuò)展時(shí),將優(yōu)先沿著再結(jié)晶形成的大角度晶界擴(kuò)展而避開這些變形晶粒。若裂紋無法繼續(xù)沿合適的再結(jié)晶晶粒進(jìn)行沿晶擴(kuò)展,在外力迫使下,裂紋將以高能態(tài)解理斷裂的形式穿過形變拉長晶粒。(4)熔合線區(qū)域通常是焊接結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),加之焊縫及周圍熱影響區(qū)中常伴隨氣孔等焊接缺陷,裂紋傾向于在此處萌生并擴(kuò)展,微孔聚合型斷裂是其主要的斷裂方式。(5)焊接熱輸入會(huì)導(dǎo)致母材熱影響區(qū)內(nèi)的晶粒組織形貌發(fā)生改變,在本研究中焊接使母材熱影響區(qū)內(nèi)的晶粒組織發(fā)生再結(jié)晶而明顯細(xì)化,降低了材料的塑/韌性,是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)件失效的內(nèi)在原因。
【關(guān)鍵詞】：Al-Zn-Mg合金 斷裂 失效 EBSD TEM 微觀組織
【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】：2015
【分類號(hào)】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-26
• 1.1 引言10
• 1.2 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金的國內(nèi)外發(fā)展與應(yīng)用概況10-14
• 1.3 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金成形工藝對(duì)組織的影響14-19
• 1.3.1 鑄造成形與鑄態(tài)組織14
• 1.3.2 擠壓成形及其對(duì)組織的影響14-16
• 1.3.3 軋制成形及其對(duì)組織的影響16-17
• 1.3.4 焊接成形及其對(duì)組織的影響17-19
• 1.4 鋁合金中常見的斷裂機(jī)理19-23
• 1.4.1 滑移和解理19-21
• 1.4.2 微孔聚合型斷裂21-22
• 1.4.3 沿晶斷裂22
• 1.4.4 疲勞斷裂22-23
• 1.5 Al-Zn-Mg-(Cu)系合金微觀組織對(duì)裂紋的影響23-24
• 1.5.1 析出相對(duì)材料韌性的影響23
• 1.5.2 含Cr、Mn等元素的彌散相與裂紋的萌生23-24
• 1.5.3 連續(xù)體粒子對(duì)裂紋萌生和擴(kuò)展的影響24
• 1.5.4 晶粒組織對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響24
• 1.6 本論文的研究目的和主要內(nèi)容24-26
• 第2章 實(shí)驗(yàn)條件與方法26-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料26-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)技術(shù)流程28-29
• 2.3 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備29-30
• 2.4 顯微組織分析30-33
• 2.4.1 金相組織分析30
• 2.4.2 透射電子顯微鏡觀察30-31
• 2.4.3 掃描電子顯微鏡觀察31-32
• 2.4.4 電子背散射衍射分析32-33
• 2.5 力學(xué)性能測試33-35
• 2.5.1 顯微硬度測試33
• 2.5.2 拉伸實(shí)驗(yàn)33-35
• 第3章 微觀組織不均勻性對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響35-53
• 3.1 結(jié)構(gòu)件的硬度分布與微觀組織表征35-43
• 3.1.1 結(jié)構(gòu)件的硬度分布37-38
• 3.1.2 晶粒組織形貌38-41
• 3.1.3 連續(xù)體粒子、析出相和彌散相41-43
• 3.2 細(xì)晶帶處的裂紋擴(kuò)展機(jī)制43-44
• 3.3 裂紋偏轉(zhuǎn)的微觀機(jī)制44-46
• 3.4 裂紋末梢的斷裂機(jī)制46-49
• 3.5 再結(jié)晶晶粒對(duì)裂紋擴(kuò)展的影響49-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第4章 焊接缺陷與母材組織對(duì)裂紋的影響53-64
• 4.1 焊接失效件的宏觀分析與硬度分布53-55
• 4.2 焊接缺陷對(duì)裂紋的影響55-59
• 4.3 焊接區(qū)微觀結(jié)構(gòu)對(duì)裂紋的影響59-63
• 4.3.1 焊接前后晶粒組織的變化59-62
• 4.3.2 連續(xù)體粒子和析出相的影響62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 致謝70-71
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄71

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳建濤;李小玉;;鋁合金結(jié)構(gòu)構(gòu)件疲勞的探討[J];煤炭工程;2011年01期

2 F.M.Mazzolani;周祥明;;鋁合金結(jié)構(gòu)件在彎曲變形中的塑性分析[J];鋁加工;1987年01期

3 李行旦;商用飛機(jī)用鋁合金結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展[J];上海有色金屬;1994年03期

4 劉凱;現(xiàn)代化汽車殼體鋁合金結(jié)構(gòu)部件制造[J];鋁加工;2000年04期

5 張有宏;常新龍;張世英;張煒;呂國志;陳躍良;;鋁合金結(jié)構(gòu)腐蝕損傷性能評(píng)價(jià)指標(biāo)[J];試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī);2007年04期

6 陳群志;程宗輝;席慧智;王逾涯;張蕾;劉桂良;;飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)連接部位的腐蝕行為[J];中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報(bào);2007年06期

7 李鵬;;飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)件的腐蝕機(jī)理與控制[J];全面腐蝕控制;2006年02期

8 林再興;沿海飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)腐蝕與防護(hù)[J];裝備環(huán)境工程;2005年01期

9 李旭東;劉治國;穆志韜;;基于能量耗散的鋁合金疲勞損傷評(píng)價(jià)[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊);2013年10期

10 汪定江,郭必新;飛機(jī)鋁合金結(jié)構(gòu)件腐蝕的原位修復(fù)工藝研究[J];表面技術(shù);2002年01期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 張貴祥;石永久;王元清;;鋁合金結(jié)構(gòu)的連接及其設(shè)計(jì)方法的分析[A];第五屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2005年

2 馬炳成;楊聯(lián)萍;錢若軍;;鋁合金結(jié)構(gòu)連接的滑移破壞機(jī)理[A];第六屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

3 劉靜安;;現(xiàn)代化汽車和卡車殼體鋁合金結(jié)構(gòu)部件研制[A];重慶汽車摩托車、焊接、涂裝學(xué)術(shù)研討會(huì)文集[C];2000年

4 郭小農(nóng);熊哲;蔣首超;;鋁合金結(jié)構(gòu)的高溫性能研究現(xiàn)狀簡述[A];鋼結(jié)構(gòu)工程研究（十）——中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定與疲勞分會(huì)第14屆(ISSF-2014)學(xué)術(shù)交流會(huì)暨教學(xué)研討會(huì)論文集[C];2014年

5 李亞明;周曉峰;張良蘭;;上海辰山植物園溫室鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[A];第六屆海峽兩岸及香港鋼及組合結(jié)構(gòu)技術(shù)研討會(huì)—2010論文集[C];2010年

6 謝義水;馮剛英;裴艷紅;;基于三防設(shè)計(jì)的5A06和2A12鋁合金綜合性能比較研究[A];大型飛機(jī)關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國航空學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

7 徐晗;郭小農(nóng);羅永峰;;鋁合金T形連接研究現(xiàn)狀簡述[A];第九屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 劉聰;重要鋁合金結(jié)構(gòu)件失效機(jī)理研究[D];湖南大學(xué);2015年

2 王躍興;受火作用鋁合金梁的有限元分析[D];山東建筑大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：733640