本文關(guān)鍵詞：擠壓變形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的低周疲勞行為

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【摘要】：本文通過對固溶+單級時效態(tài)、固溶+雙級時效態(tài)以及固溶+回歸再時效態(tài)擠壓變形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金進行顯微硬度、拉伸性能和低周疲勞性能測試,并利用金相顯微鏡、透射電子顯微鏡以及掃描電子顯微鏡對不同時效處理態(tài)Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的顯微組織、拉伸斷口和疲勞斷口形貌進行觀察和分析,研究了不同時效處理工藝對Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金顯微組織和力學性能的影響規(guī)律,以期為該類鋁合金在工程實踐中的應用提供一定的理論依據(jù)。顯微組織觀察結(jié)果表明:經(jīng)過固溶+單級時效處理的擠壓變形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金,晶粒的形狀較為規(guī)整。TEM觀察與分析結(jié)果表明,合金中出現(xiàn)了大量的針狀析出相,經(jīng)過回歸再時效處理的鋁合金中析出相尺寸最小,彌散程度最大,所占體積分數(shù)亦最高。拉伸實驗結(jié)果表明:隨著時效時間的延長,不同時效處理的Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的抗拉強度、屈服強度和斷裂伸長率曲線均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。通過對比可知,單級時效、雙級時效和回歸再時效處理均可以有效地提高擠壓變形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的硬度、抗拉強度和屈服強度。在三種時效處理工藝中,固溶+回歸再時效工藝提高擠壓變形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的綜合力學性能的效果最好。低周疲勞實驗結(jié)果表明:不同時效態(tài)的Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金在低周疲勞加載條件下,合金的循環(huán)應力響應行為可表現(xiàn)為循環(huán)應變硬化和循環(huán)穩(wěn)定;在單級時效、雙級時效和回歸再時效這三種時效工藝中,回歸再時效態(tài)擠壓變形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金循環(huán)變形抗力最高;單級時效態(tài)擠壓變形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的低周疲勞壽命最長;三種時效態(tài)Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的塑性應變幅、彈性應變幅與疲勞斷裂時的載荷反向周次之間均呈線性關(guān)系,分別服從Coffin-Manson和Basquin公式。不同時效處理態(tài)的Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的疲勞裂紋均以穿晶方式萌生于疲勞試樣表面,并以穿晶方式擴展。
【關(guān)鍵詞】：Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金 顯微組織 拉伸性能 低周疲勞行為
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG146.21
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-20
• 1.1 鋁合金的概述及分類9-10
• 1.2 Al-Cu系合金10-14
• 1.2.1 Al-Cu系合金的研究進展10-12
• 1.2.2 Cu元素對Al-Cu系合金的影響12
• 1.2.3 微量元素Sc和Zr對Al-Cu系合金的影響12-14
• 1.3 鋁合金的熱處理14-16
• 1.4 鋁合金的疲勞行為研究16-18
• 1.5 本課題提出的意義18-20
• 第2章 實驗材料、設備及方法20-23
• 2.1 實驗材料20
• 2.2 實驗設備20
• 2.3 實驗內(nèi)容與方法20-23
• 2.3.1 鋁合金的熔煉及澆鑄20-21
• 2.3.2 鋁合金的熱擠壓21
• 2.3.3 鋁合金的熱處理21
• 2.3.4 拉伸實驗21
• 2.3.5 低周疲勞實驗21
• 2.3.6 掃描電子顯微鏡觀察與分析21-22
• 2.3.7 透射電子顯微鏡試樣制備及觀察與分析22-23
• 第3章 實驗結(jié)果分析23-53
• 3.1 合金的顯微組織觀察與分析23-25
• 3.2 硬度測試結(jié)果25-27
• 3.3 拉伸實驗結(jié)果27-31
• 3.4 拉伸斷口形貌觀察與分析31-34
• 3.4.1 單級時效態(tài)合金拉伸斷口分析31-32
• 3.4.2 雙級時效態(tài)合金拉伸斷口分析32-33
• 3.4.3 回歸再時效態(tài)合金拉伸斷口分析33-34
• 3.5 低周疲勞實驗34-42
• 3.5.1 循環(huán)應力響應行為34-37
• 3.5.2 低周疲勞壽命行為37-40
• 3.5.3 循環(huán)應力-應變行為40-42
• 3.6 疲勞斷口形貌觀察與分析42-44
• 3.7 討論44-53
• 3.7.1 時效處理對合金組織與力學性能的影響44-49
• 3.7.2 合金的拉伸斷裂行為49
• 3.7.3 循環(huán)應力響應行為49-50
• 3.7.4 疲勞壽命行為50-51
• 3.7.5 疲勞斷裂行為51-53
• 第4章 結(jié)論53-54
• 參考文獻54-58
• 在學研究成果58-59
• 致謝59

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本文編號：988606