热挤压Al-4Cu-1Mg-xGd合金的应变疲劳行为

发布时间：2017-06-06 01:08

  本文关键词：热挤压Al-4Cu-1Mg-xGd合金的应变疲劳行为，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铝合金作为强度高、综合性能优良的轻质金属结构材料，在航天航空等领域得到了广泛的应用。在实际应用中，铝合金构件常承受交变载荷作用，疲劳将是其主要失效形式之一。然而，目前关于铝合金疲劳行为的研究尚显不足。已有研究表明，稀土元素的加入可有效地改善铝合金的显微组织，提高合金的拉伸性能，但关于稀土元素对铝合金疲劳性能影响的文献报道很少。为此，本课题通过向Al-Cu-Mg系铝合金中加入不同量的稀土元素Gd并利用热挤压技术制备出了挤压变形Al-4Cu-1Mg-xGd合金，进而针对挤压态以及热挤压后再经后续固溶+时效（T6）处理的挤压变形Al-4Cu-1Mg-xGd合金的低周疲劳行为进行了系统研究，重点探讨了稀土元素Gd和T6处理对合金的低周疲劳行为的影响，以期为此类铝合金的进一步工程应用提供可靠的理论依据。 通过观察合金的显微组织发现，添加适量的稀土元素Gd可以显著细化挤压变形Al-4Cu-1Mg合金的显微组织，而经过T6处理后，合金的显微组织可进一步得到细化。低周疲劳试验结果表明，不同处理状态的Al-4Cu-1Mg-xGd合金在低周疲劳变形期间可呈现循环应变硬化、循环应变软化和循环稳定，主要取决于合金的加工处理状态和外加应变幅的高低；添加适量的稀土元素Gd可以提高挤压态Al-4Cu-1Mg合金的循环变形抗力，而Al-4Cu-1Mg-xGd合金经过T6处理后，其循环变形抗力可得到显著提高；稀土元素Gd的加入可延长挤压态Al-4Cu-1Mg合金的低周疲劳寿命，但T6处理则导致挤压变形Al-4Cu-1Mg-xGd合金的低周疲劳寿命缩短；挤压态和T6态的挤压变形Al-4Cu-1Mg-xGd合金的塑性应变幅、弹性应变幅与载荷反向周次之间均呈线性关系并分别服从Coffin-Manson和Basquin公式。挤压态和T6态的挤压变形Al-4Cu-1Mg-xGd合金疲劳断口的分析结果表明，不同处理状态的挤压变形Al-4Cu-1Mg-xGd合金在疲劳加载条件下的裂纹均是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-Cu-Mg-Gd合金 热处理 显微组织 低周疲劳
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG146.21
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 铝合金的概述及分类10-11
• 1.1.1 铝合金的概述10-11
• 1.1.2 铝合金的分类11
• 1.2 Al-Cu-Mg 系合金的研究进展11-13
• 1.3 稀土铝合金13-14
• 1.4 超高强铝合金14
• 1.5 铝合金的疲劳14-18
• 1.5.1 金属疲劳概述14-16
• 1.5.2 疲劳研究的国内外现状16-18
• 1.6 本课题提出的意义18-20
• 第二章 实验材料、设备及方法20-23
• 2.1 实验材料20-21
• 2.2 实验方法21-23
• 2.2.1 铝合金的熔炼21
• 2.2.2 铝合金的热挤压21
• 2.2.3 铝合金的热处理21
• 2.2.4 疲劳试样的制备21-22
• 2.2.5 低周疲劳实验22
• 2.2.6 疲劳断口形貌观察22-23
• 第三章 实验结果讨论与分析23-56
• 3.1 合金的微观组织23-24
• 3.2 挤压态和 T6 态 Al-4Cu-1Mg-xGd 合金的低周疲劳行为24-49
• 3.2.1 合金的循环应力响应行为25-28
• 3.2.2 稀土元素 Gd 对挤压态合金循环应力响应行为的影响28-31
• 3.2.3 稀土元素 Gd 对 T6 态合金循环应力响应行为的影响31-34
• 3.2.4 T6 处理对合金循环应力响应行为的影响34-39
• 3.2.5 低周疲劳寿命行为39-46
• 3.2.6 循环应力-应变行为46-49
• 3.3 合金的疲劳断口形貌观察与分析49-53
• 3.4 讨论53-56
• 3.4.1 合金的显微组织53
• 3.4.2 合金的疲劳变形行为53-54
• 3.4.3 合金的疲劳断裂行为54-56
• 第四章 结论56-57
• 参考文献57-60
• 在学研究成果60-61
• 致谢61

【参考文献】

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本文编号：425031