Al-Cu-Mg合金疲劳性能与热稳定性的研究

论文摘要

2524合金属于Al-Cu-Mg系的高强度低比重变形铝合金,在航空、航天部门和其它军工品上应用十分广泛。本课题利用室温常规力学拉伸、热暴露、疲劳裂纹扩展速率测定、透射电镜、高分辨透射电镜、3DAP分析、DSC分析和扫描电镜等测试、分析方法研究了高温短时人工时效、微合金化对Al-Cu-Mg合金的室温力学性能、疲劳性能、热稳定性能、微观组织结构及其变化规律的影响。本实验采用了高分辨透射电镜以及3DAP分析等先进的检测方法,对高温短时人工时效后的2524合金疲劳性能、热稳定性能以及疲劳裂纹尖端循环应力对疲劳裂纹扩展速率的影响进行了研究。实验结果表明:高温短时时效态的2524合金基体中的GPB区尺寸大于T351态的2524合金,且高温短时人工时效可以延缓2524合金在热环境下的组织退化,提高疲劳裂纹扩展阻力,高温短时人工时效获得的合金组织在疲劳裂纹扩展过程中更难发生回溶,并可以有效地阻止应力循环软化的发生,提高了合金疲劳性能。在2524合金中添加微量的Ag,对于不同的初始热处理状态,Ag的作用不同。虽然自然时效和人工时效态的合金中均没有明显的析出相析出,但是合金基体中原子的偏聚状态却是不一样的,这就造成了在后续热暴露过程中合金组织变化的不同。通过改变2524+Ag合金中Cu的含量以及调整Cu/Mg比均有利于合金力学性能及热稳定性的提高。Cu含量降低的0701合金无论是时效态还是热暴露后的力学性能均比2524+Ag合金的性能高,而调整了Cu/Mg比后的0626合金的强度在三个合金中无论是时效态还是热暴露后始终保持最大。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献综述
• 1.1 铝合金的应用与发展
• 1.2 Al-Cu-Mg系合金的发展及现状
• 1.3 Al-Cu-Mg合金的主要析出相以及时效强化特点
• 1.3.1 α+S相区
• 1.3.2 α+θ相区和α+θ+S相区
• 1.4 Al-Cu-Mg合金的疲劳性能
• 1.4.1 疲劳裂纹扩展的一般规律
• 1.4.2 疲劳裂纹扩展的机理
• 1.4.3 金属的循环硬化与循环软化
• 1.4.4 裂纹的闭合效应
• 1.5 Al-Cu-Mg合金的疲劳研究
• 1.6 Ag在Al-Cu-Mg合金中的作用
• 1.7 本论文的研究目的,意义与研究内容
• 第二章 实验过程
• 2.1 实验步骤
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 室温拉伸实验
• 2.2.2 疲劳性能测试
• 2.2.3 3DAP观察
• 2.2.4 高分辨电镜观察
• 2.2.5 透射电镜观察
• 2.2.6 DSC热分析
• 第三章 高温短时人工时效对2524合金疲劳性能及热稳定性的影响
• 3.1 实验材料与方法
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 2524合金170℃时效特性
• 3.2.2 2524合金自然时效组织和高温短时时效组织的100℃热稳定性的实验结果与分析
• 3.2.3 2524合金自然时效组织和高温短时时效组织的150℃热稳定性的实验结果
• 3.2.4 疲劳裂纹扩展速率测定实验结果与分析
• 3.2.5 3DAP实验结果与分析
• 3.2.6 高分辨实验结果与分析
• 3.2.7 透射电镜实验结果与分析
• 3.2.8 2524合金各状态DSC热分析实验结果与分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 微合金化对2524合金组织与性能的影响
• 4.1 Ag合金化对2524合金性能的影响
• 4.1.1 实验材料与方法
• 4.1.2 实验结果与分析
• 4.1.3 透射电镜分析结果与讨论
• 4.2 Cu合金化对2524合金性能的影响
• 4.2.1 实验材料与方法
• 4.2.2 实验结果与分析
• 4.2.3 透射电镜分析
• 4.3 0701合金的热稳定性的研究
• 4.3.1 实验材料与方法
• 4.3.2 实验结果与讨论
• 4.4 0626合金的时效特性
• 4.4.1 实验材料与方法
• 4.4.2 实验结果与分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的主要研究成果