挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的低周疲劳行为

发布时间：2017-10-07 15:23

  本文关键词：挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的低周疲劳行为

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【摘要】：本文通过对固溶+单级时效态、固溶+双级时效态以及固溶+回归再时效态挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金进行显微硬度、拉伸性能和低周疲劳性能测试,并利用金相显微镜、透射电子显微镜以及扫描电子显微镜对不同时效处理态Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的显微组织、拉伸断口和疲劳断口形貌进行观察和分析,研究了不同时效处理工艺对Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金显微组织和力学性能的影响规律,以期为该类铝合金在工程实践中的应用提供一定的理论依据。显微组织观察结果表明:经过固溶+单级时效处理的挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金,晶粒的形状较为规整。TEM观察与分析结果表明,合金中出现了大量的针状析出相,经过回归再时效处理的铝合金中析出相尺寸最小,弥散程度最大,所占体积分数亦最高。拉伸实验结果表明:随着时效时间的延长,不同时效处理的Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的抗拉强度、屈服强度和断裂伸长率曲线均呈现先升高后降低的趋势。通过对比可知,单级时效、双级时效和回归再时效处理均可以有效地提高挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的硬度、抗拉强度和屈服强度。在三种时效处理工艺中,固溶+回归再时效工艺提高挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的综合力学性能的效果最好。低周疲劳实验结果表明:不同时效态的Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金在低周疲劳加载条件下,合金的循环应力响应行为可表现为循环应变硬化和循环稳定;在单级时效、双级时效和回归再时效这三种时效工艺中,回归再时效态挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金循环变形抗力最高;单级时效态挤压变形Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的低周疲劳寿命最长;三种时效态Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的塑性应变幅、弹性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间均呈线性关系,分别服从Coffin-Manson和Basquin公式。不同时效处理态的Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金的疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展。
【关键词】：Al-4Cu-0.15Zr-0.15Sc合金 显微组织 拉伸性能 低周疲劳行为
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 铝合金的概述及分类9-10
• 1.2 Al-Cu系合金10-14
• 1.2.1 Al-Cu系合金的研究进展10-12
• 1.2.2 Cu元素对Al-Cu系合金的影响12
• 1.2.3 微量元素Sc和Zr对Al-Cu系合金的影响12-14
• 1.3 铝合金的热处理14-16
• 1.4 铝合金的疲劳行为研究16-18
• 1.5 本课题提出的意义18-20
• 第2章 实验材料、设备及方法20-23
• 2.1 实验材料20
• 2.2 实验设备20
• 2.3 实验内容与方法20-23
• 2.3.1 铝合金的熔炼及浇铸20-21
• 2.3.2 铝合金的热挤压21
• 2.3.3 铝合金的热处理21
• 2.3.4 拉伸实验21
• 2.3.5 低周疲劳实验21
• 2.3.6 扫描电子显微镜观察与分析21-22
• 2.3.7 透射电子显微镜试样制备及观察与分析22-23
• 第3章 实验结果分析23-53
• 3.1 合金的显微组织观察与分析23-25
• 3.2 硬度测试结果25-27
• 3.3 拉伸实验结果27-31
• 3.4 拉伸断口形貌观察与分析31-34
• 3.4.1 单级时效态合金拉伸断口分析31-32
• 3.4.2 双级时效态合金拉伸断口分析32-33
• 3.4.3 回归再时效态合金拉伸断口分析33-34
• 3.5 低周疲劳实验34-42
• 3.5.1 循环应力响应行为34-37
• 3.5.2 低周疲劳寿命行为37-40
• 3.5.3 循环应力-应变行为40-42
• 3.6 疲劳断口形貌观察与分析42-44
• 3.7 讨论44-53
• 3.7.1 时效处理对合金组织与力学性能的影响44-49
• 3.7.2 合金的拉伸断裂行为49
• 3.7.3 循环应力响应行为49-50
• 3.7.4 疲劳寿命行为50-51
• 3.7.5 疲劳断裂行为51-53
• 第4章 结论53-54
• 参考文献54-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

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本文编号：988606