2124鋁合金板材斷裂韌性和高周疲勞特性研究.pdf

1、通過MTS測試了不同厚度2124-T851鋁合金板材的斷裂韌性，并詳細(xì)考察了合金板材的疲勞性能。此外，通過金相實(shí)驗(yàn)方法(OM)，X射線物相分析(XRD)以及透射電鏡分析(TEM)，結(jié)合斷裂韌性測試以及疲勞性能實(shí)驗(yàn)失效樣品斷口掃描電鏡掃描分析(SEM)研究了合金微觀組織結(jié)構(gòu)對2124-T851鋁合金板材斷裂韌性和疲勞性能的影響。結(jié)果表明： (1)2124-T851鋁合金板材不同取向的斷裂韌性不同，L-T向斷裂韌性明顯優(yōu)于T-L向；

2、30mm厚板材斷裂韌性最好，L-T向?yàn)?9.64MPa√m ，T-L向?yàn)?4.31MPa√m 。 (2)2124-T851鋁合金板材應(yīng)力幅值低于243MPa時，疲勞壽命達(dá)到107；隨厚度的增加，疲勞強(qiáng)度下降，疲勞裂紋擴(kuò)展速率增加。 (3)高周疲勞斷裂過程中應(yīng)力幅值越高，樣品疲勞壽命越低，瞬斷區(qū)面積占總的斷面面積的比例也越大。應(yīng)力幅值對板材疲勞壽命的影響主要在于隨著應(yīng)力幅值的提高，在疲勞輝紋間距略有增大的同時，疲勞裂紋越早

3、進(jìn)入瞬時斷裂階段。 (4)疲勞裂紋擴(kuò)展速率計(jì)算結(jié)果，30mm厚板材為da/dN=2.8×10-8(△K)3.5；40mm厚板材為da/dN=4.4×l0-8(△K)3.4；55mm厚板材為da/dN=5.7×10-8(△K)3.3。由于裂紋閉合效應(yīng)等因素的影響，循環(huán)載荷數(shù)會遠(yuǎn)大于微觀可見的疲勞輝紋數(shù)目，因此計(jì)算結(jié)果與斷口觀察的疲勞輝紋間距有差異。 (5)2124-T851鋁合金疲勞裂紋擴(kuò)展有明顯的三階段特性，疲勞裂紋一般

4、在試樣表面萌生，裂紋擴(kuò)展中產(chǎn)生大量疲勞輝紋，隨著裂紋的擴(kuò)展疲勞輝紋間距會增大，隨后發(fā)生瞬時斷裂，斷口呈小韌窩和解理斷裂的混合形貌。 (6)Paris描述的應(yīng)力場強(qiáng)度因子范圍與裂紋擴(kuò)展速率的關(guān)系只適用于某一擴(kuò)展階段，裂紋在Ⅰ和Ⅲ階段，其擴(kuò)展速率都是隨△K的增加而急劇上升。疲勞瞬斷區(qū)的形成和材料的斷裂韌性是相關(guān)的，當(dāng)Kmax大約達(dá)到KIC時材料發(fā)生斷裂。 (7)2124-T851鋁合金板材為不完全的再結(jié)晶組織，合金主要相有α