7075鋁合金低周疲勞行為及其損傷演化機(jī)理的研究

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1、UniversityCode：10856StudentID:RESEARCHONLOWCYCLEFATIGUEBEHAVIORANDDAMAGEMECHANISMOF7075ALUMINUMALLOYCandidate:Supervisor:Major:MaterialProcessingEngineeringDecember,2012上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所遞交的學(xué)位論文，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作

2、品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文作者簽名：日期：年月日上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海工程技術(shù)大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密□，在年解密后適用本授權(quán)書(shū)。本學(xué)位論文屬于不保密□。（請(qǐng)?jiān)谝陨戏娇騼?nèi)打“√

3、”）學(xué)位論文作者簽名：指導(dǎo)教師簽名：日期：年月日日期：年月日7075鋁合金的低周疲勞行為及其損傷演化機(jī)理研究摘要隨著各類(lèi)民、商用飛機(jī)以及軍工武器裝備的發(fā)展，航空裝備對(duì)其材料本征微觀結(jié)構(gòu)的依存性尤為突出，這主要因?yàn)轱w機(jī)構(gòu)件及發(fā)動(dòng)機(jī)在高速高溫的嚴(yán)酷使用條件下，長(zhǎng)壽命和高可靠性迫使材料的要求達(dá)到了極限。7075鋁合金具備較好的剛度和比強(qiáng)度、加工性能好、有較高抗應(yīng)力腐蝕的能力以及焊接性能好等特性，在商用飛機(jī)的構(gòu)件上得以應(yīng)用。鋁合金顯微組織和析出物均勻分布，但軋制方向分明。夾雜等析出物主要沿軋制方向分布，η′(MgZn2)過(guò)渡強(qiáng)化相主要沿

4、晶界析出，強(qiáng)化相粒子呈橢球狀。根據(jù)1.1144Hollomon方程，并擬合真應(yīng)力-應(yīng)變曲線，求得S=2532.1?。分別用pManson-Coffin公式和Ramberg-Osgood公式擬合了材料的循環(huán)應(yīng)力-壽命曲線、循環(huán)應(yīng)力-應(yīng)變曲線、循環(huán)應(yīng)變-壽命曲線，得出常溫下7075鋁合金的各個(gè)疲勞性能參數(shù)值。鋁合金在低周疲勞加載下呈現(xiàn)為循環(huán)硬化、循環(huán)軟化以及循環(huán)穩(wěn)定。疲勞裂紋一般形成于試樣表面或者靠近表面的區(qū)域，以靠近裂紋源中心向周?chē)椛涞牧鸭y呈現(xiàn)放射狀，主要來(lái)源為孔洞、夾雜等。高應(yīng)力幅下的裂紋擴(kuò)展區(qū)有犁溝和細(xì)漣波紋理等特征,而低應(yīng)

5、力幅下的裂紋擴(kuò)展能夠觀察到大量疲勞輝紋和臺(tái)階，并伴隨著孔洞和二次裂紋。在疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)階段，主裂紋由多個(gè)微小裂紋合并而成，并且在主裂紋的擴(kuò)展路徑上，次裂紋受到了屏蔽抑制的作用，而裂紋尖端產(chǎn)生位錯(cuò)的作用以及晶界、晶粒取向的不同，使得尖端塑性區(qū)對(duì)裂紋擴(kuò)展的路徑有很大的影響，并且會(huì)使裂紋偏折。疲勞瞬斷區(qū)則為脆性斷裂與延性斷裂的混合斷口。鋁合金的疲勞裂紋擴(kuò)展速率曲線呈現(xiàn)出比較明顯的3個(gè)階段特征，ΔK在1/2-5-16MPa·m以下的時(shí)候，da/dN大約為10mm·cycle，此時(shí)處于微裂紋擴(kuò)展階段；1/2當(dāng)ΔK在7～25MPa·m范圍內(nèi)

6、，此階段為宏觀裂紋擴(kuò)展，其裂紋擴(kuò)展速率曲線呈1/2線性關(guān)系；而ΔK在25MPa·m以上時(shí)，裂紋的擴(kuò)展速率加快，此時(shí)處于瞬時(shí)斷裂階段，最終導(dǎo)致鋁合金材料失穩(wěn)斷裂。鋁合金晶內(nèi)的亞穩(wěn)析出相（GP區(qū)（GPⅠ/GPⅡ）、?’）能顯著提高7075鋁合金的強(qiáng)度，但晶界沉淀相（GBP）和無(wú)沉淀相析出帶I（PFZ）對(duì)材料的塑性、韌性、抗疲勞以及抗應(yīng)力腐蝕性能等也會(huì)產(chǎn)生重要的影響。鋁合金的位錯(cuò)在晶界塞積，而在亞晶界不受位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙，晶界塞積的位錯(cuò)形成的微觀畸變應(yīng)力引起相鄰晶粒的位錯(cuò)開(kāi)動(dòng)、增殖與運(yùn)動(dòng)，位錯(cuò)線已具備一定方向性并初顯滑移帶特征，沿晶界帶

7、依然形成了無(wú)位錯(cuò)纏結(jié)。關(guān)鍵詞：7075鋁合金；低周疲勞；斷口形貌；損傷行為IIRESEARCHONLOWCYCLEFATIGUEBEHAVIORANDDAMAGEMECHANISMOF7075ALUMINUMALLOYABSTRACTWiththedevelopmentofaircraftincivilandcommercialfields,highrequriementforintrinsicmicrostructureofmaterialsisnecessaryduetoserviceconditionsatsuperhig

8、hspeedandhightemperature,whichmakesmaterialstobeusedatthelimitoflifeandreliability.7075aluminumalloyiswidelyusedincommercialaircraf