超高強(qiáng)鋁合金蠕變壽命研究.pdf

1、X鋁合金是國內(nèi)研制的一種超高強(qiáng)鋁合金，廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。作為專用機(jī)械的主要結(jié)構(gòu)件材料，用戶要求它在工況條件下的使用壽命長于15年。因?yàn)樵撲X合金的工作環(huán)境屬于廣義的蠕變環(huán)境，所以必須對該超高強(qiáng)鋁合金的蠕變壽命進(jìn)行系統(tǒng)的研究與評估。 本課題分別應(yīng)用古典材料力學(xué)和斷裂力學(xué)理論研究了超高強(qiáng)鋁合金的蠕變壽命。采用標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行了蠕變試驗(yàn)，得到了超高強(qiáng)鋁合金工況下的蠕變極限；采用成品鋁筒試樣進(jìn)行了持久試驗(yàn)，得到了超高強(qiáng)鋁合金工況下的

2、持久強(qiáng)度；采用帶缺口的鋁筒試樣進(jìn)行了試驗(yàn)，得到了超高強(qiáng)鋁合金蠕變斷裂的門檻應(yīng)力強(qiáng)度因子，估算了其安全運(yùn)行的損傷容限。 試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）超高強(qiáng)鋁合金在40℃下使用15年后蠕變總應(yīng)變?yōu)?.5％所對應(yīng)的蠕變極限為σ40150％（15年）=495MPa；當(dāng)工作應(yīng)力σ<495MPa時(shí)，在15年內(nèi)總應(yīng)變≤1.5％，不會(huì)出現(xiàn)蠕變損傷及蠕變斷裂。（2）超高強(qiáng)鋁合金圓筒持久試驗(yàn)時(shí)，斷裂時(shí)間t隨外加應(yīng)力橢變化規(guī)律為σ=17.90lnt+717.

3、18。40℃時(shí)90％置信度下的持久強(qiáng)度為σ4015年（90％）=508MPa±12MPa。當(dāng)工作應(yīng)力σ<496MPa時(shí)，鋁筒在工況下使用15年不會(huì)發(fā)生蠕變斷裂。（3）缺口鋁筒試樣在40℃、空氣中蠕變斷裂的門檻應(yīng)力強(qiáng)度因子為Kth=16MPa·m1/2。外表面劃傷、內(nèi)表面裂紋以及內(nèi)部缺陷的裂紋容限a*c分別為0.18mm、0.24.mm、0.42mm，表面劃傷比內(nèi)壁裂紋以及內(nèi)部缺陷更危險(xiǎn)，裂紋容限最小。工況條件下，鋁筒可以安全使用15年。