二次时效7055-T7951铝合金微观组织及力学性能

通过对峰时效与T7951二次时效7055铝合金力学性能测试、微观组织与断口分析,研究了显微组织、基体析出相、晶界析出相与晶界无沉淀析出带对材料强度与断裂韧性的影响,并分析了断裂机理。研究表明T7951二次时效产生的位错强化、细晶强化效应与基体内出现平衡η相导致的弱化作用之间的竞争机制导致材料强度较峰时效损失不大;晶界析出相的团聚粗化是造成二次时效7055铝合金断裂韧性提高的主因;7055铝合金室温拉伸断口表明断裂机理为韧脆混合型断裂,二次时效较峰时效表现出更强的韧性断裂特征。     

2524铝合金不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为

研究了不同应力比(R=0.1,0.2,0.3,0.5)对2524-T3铝合金的疲劳裂纹扩展速率的影响,并结合扫描电镜(SEM)下裂纹的断口形貌特征进行了分析。结果表明:应力比R对疲劳裂纹扩展寿命和速率存在明显影响,在恒定最大载荷条件下,应力比越小则裂纹扩展寿命越短;当应力强度因子范围△K相同时,应力比越大,裂纹扩展速率da/dN越快。利用Paris公式对数据进行回归分析,da/dN-△K曲线呈收敛趋势,进一步采用Elber模型进行拟合,从裂纹闭合的角度解释了应力比R对裂纹扩展速率的影响,结果表明该模型能够较好地描述2524-T3铝合金在不同应力比下的疲劳特性。疲劳断口呈现出早期裂纹扩展、稳定扩展和快速扩展3个阶段,不同应力比下,疲劳辉纹间距和二次裂纹数量存在明显差异。     

一种Al-Cu-Mg-Zr合金的疲劳裂纹扩展行为研究

研究热处理状态、应力比和试样取向等对含Zr的Al-Cu-Mg系铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明,T3、T4两种热处理状态试样的疲劳裂纹扩展速率没有明显差别;L-T方向和T-L方向的试样也有大致相同的疲劳裂纹扩展速率;应力比R对疲劳裂纹扩展行为有明显影响,高应力比下的疲劳裂纹扩展速率明显快于低应力比条件下的扩展速率,并且高应力比下的疲劳裂纹扩展在较小的△K值下进入快速扩展阶段,并很快断裂.在较低的△K水平下应力比的影响与裂纹闭合效应有关.     

7003铝合金应力腐蚀裂纹扩展的电化学阻抗谱分析

采用慢应变拉伸试验、扫描电镜(SEM)观察以及电化学阻抗谱分析,研究峰时效(PA)、双峰时效(DPA)、回归再时效(RRA)状态下的7003铝合金在3.5%Na Cl(质量分数)溶液中应力腐蚀裂纹扩展的特点。结果表明:应力腐蚀裂纹的过程分为两个阶段,即一次裂纹阶段与二次裂纹阶段,其中二次裂纹扩展阶段决定材料的应力腐蚀敏感性。裂纹扩展截面图及阻抗谱拟合结果显示:二次裂纹扩展速率vPAvDPAvRRA。断口形貌表明:峰时效状态二次裂纹沿晶倾向最为严重,双峰时效次之,回归再时效最轻微。结合应力-应变曲线分析:3种时效状态下的应力腐蚀敏感性为I_(SCC)(PA)I_(SCC)(DPA)I_(SCC)(RRA)。     

时效制度对2A97铝锂合金疲劳裂纹扩展速率的影响

针对不同时效制度下2A97铝锂合金的疲劳裂纹扩展速率进行了研究;并通过光学显微镜、透射电镜和扫描电镜对合金的微观组织和疲劳断口进行了观察分析。结果表明:2A97合金薄板(T3+135℃/12 h)时效态的裂纹扩展速率最低,其次为T3,(T3+135℃/60 h)时效态的扩展速率略低于(T3+135℃/120 h)时效态,T6态的裂纹扩展速率最高。时效制度在较低的ΔK水平下对合金的裂纹扩展速率影响较大,而在较高ΔK水平下影响较小。δ′相及细小的T1相可以促进共面滑移,增加滑移可逆性,降低裂尖应力集中程度及塑性累积水平,同时使裂纹发生偏折,促进裂纹闭合效应,提高裂纹扩展抗力;粗大、密集的T1相及半共格的θ′相抑制共面滑移,易于造成应力集中,降低裂纹扩展抗力;晶界处的无沉淀析出带(PFZ)及平衡相急剧降低晶界强度,极易造成沿晶开裂,使合金裂纹扩展速率迅速提高。     

不同时效态7050铝合金时效成形中析出相对应力松弛行为的影响

铝合金时效成形方法结合了合金的蠕变松弛和析出强化作用,作为一种先进的整体壁板制造技术倍受航空制造业青睐。7xxx系铝合金在时效成形过程中的应力松弛行为受到合金内析出相与位错蠕变交互作用的影响从而制约着成形后零件质量与性能。本文采用设计的应力松弛试验研究了不同时效态(固溶态,欠时效态和峰时效态)7050铝合金内析出相对时效成形过程中应力松弛行为的影响,并通过位错热激活动力学参数计算和显微组织表征分析析出相与位错运动的交互作用。结果表明时效成形过程中析出相对位错热激活运动有明显地阻碍作用,因此含有不同尺度析出相铝合金的应力松弛行为表现不同,随着析出相尺度的增加合金应力松弛速率减缓,应力松弛极限增大。不同时效态7050铝合金位错激活体积计算和显微组织表征结果都证明了应力松弛过程中析出相增大对位错运动的阻碍作用也越显著。峰时效态7050铝合金的位错激活体积最大,时效成形后塑性应变的转化率最低。此外,时效成形过程中,7050铝合金内析出相对位错热激活的阻碍作用引起了槛应力现象,且随着析出相的增大槛应力也逐渐增大。     

一种新型Al-Cu-Li合金性能研究

摘 要: 设计一种新型Al-Cu-Li-Mg-Ag合金，探索热处理制度对新合金拉伸性能及裂纹扩展性能的影响，利用光学显微镜、透射电镜和扫描电镜等手段研究合金微观组织及断口形貌。研究结果表明：该新型铝锂合金经过540℃固溶1小时，（12?AaRT（5d） 145℃（20h））双级时效热处理后获得良好的综合性能：抗拉强度σb =443Mpa，屈服强度σ0.2 =397Mpa，延伸率δ=16.5%，裂纹扩展速率da/dn≈1.34*10-3mm/cycle（△K=30 Mpa*m1/2）。双级时效态下析出大量细小均匀的T1相，在保证合金强度的同时，提高合金的抗疲劳裂纹扩展性能。T8态下析出相对粗大的T1相，θ′相和极少量的S′相，合金强度达到项目要求，抗疲劳裂纹扩展性能较差。T3态下析出相数量少，合金强度不满足项目指标。     

铸造Ti-6Al-4V合金的疲劳性能研究

通过铸造Ti-6Al-4V合金疲劳性能试验,绘制出了铸造Ti-6Al-4V合金在不同应力比下裂纹扩展速率da／dN-△K曲线。根据logda／dN和log△K的拟合曲线方程,计算出Paris公式下材料常数c、n值。经SEM对铸造Ti-6Al-4V疲劳断口进行分析,发现随着应力比R的增大,疲劳条带越宽,裂纹扩展速率越大。     

时效状态对7000系超高强铝合金微观组织和慢应变速率拉伸性能的影响

采用常规拉伸和慢应变速率拉伸方法测试了Al-9．88Zn-2．40Mg-2．32Cu-0．12Zr铝合金在T6，RRA及T73时效状态下的力学性能和抗应力腐蚀性能，并通过SEM和TEM观察了慢应变速率拉伸断口形貌及析出相特征。TEM结果表明，T6，RRA和T73时效状态的晶内析出相分别以GP区＋η＇相、η＇相＋η相、η相为主，并且晶内和晶界析出相尺寸以及晶界PFZ宽度依次增大：同时晶界析出相逐渐由长条状连续分布逐渐转变成球状不连续分布。这些微观组织特点使得3种时效状态下实验合金具有不同应力腐蚀开裂倾向、常规拉伸性能和断口形貌特征。     

7449合金高周疲劳及裂纹萌生行为

研究7449-T7951合金的高周疲劳及裂纹萌生行为。在室温下,采用光滑及缺口试样进行疲劳寿命测试,应力比(R)分别为0.5和1.0。采用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜对该合金的微观组织及疲劳试样断口进行分析,以揭示其疲劳裂纹萌生机理与合金微观组织之间的关系。结果表明:7449-T7951合金具有优异的疲劳性能;应力比为0.5和1.0时,光滑试样的疲劳寿命极限(σN)分别为349和134 MPa,而缺口试样的σN(缺口系数Kt=3.0)分别为138和70 MPa。其裂纹萌生行为受合金中粗大第二相、析出相、晶界和位错(滑移带)的共同影响。     

高速列车用高强铝合金焊接接头疲劳裂纹的扩展特性

使用疲劳试验机测试A7N01铝合金焊接接头的疲劳裂纹扩展速率,采用光学显微镜对焊接接头的显微组织进行分析,使用扫描电镜对疲劳断口形貌进行研究。结果表明:母材的显微组织为时效状态的α(Al)基体与粗大一次相、弥散二次强化相以及少量的夹杂物构成的轧制状态组织;热影响区的显微组织为α(Al)基体以及少量未固溶的一次相组织,焊缝的显微组织为α(Al)基体与离异共晶组织。焊接接头的显微组织以及第二相粒子尺度不同导致了疲劳裂纹扩展特性不同。随着应力比的增加,疲劳裂纹扩展速率均呈增大趋势。裂纹尖端塑性区内的第二相粒子与基体的不协调塑性变形可促进疲劳裂纹的扩展,影响疲劳裂纹的扩展速率。     

AZ91HP镁合金疲劳裂纹扩展行为与断裂机理

试验分析了AZ91HP镁合金在压铸态(F)、固溶状态(T4)和固溶-时效状态(T6)的裂纹扩展行为,并探讨了压铸态镁合金疲劳断口组织特征与裂纹扩展机制。结果表明:压铸态AZ91HP-F疲劳裂纹扩展行为与ΔK值的大小有关,ΔK值越小,断口越平滑,ΔK值越大,断口越粗糙;裂纹扩展过程存在塑性诱发裂纹闭合效应,这一效应使得裂纹扩展的Kop值增加,ΔKeff值减小,并使疲劳裂纹扩展速率与合金塑性有关,由于AZ91HP的塑性依T6、F、T4状态依次增加,导致裂纹扩展速率依次降低。     

机器学习法预测不同应力比6005A-T6铝合金疲劳裂纹扩展速率

本文开展了不同应力比(R为0.05,0.1,0.3,0.5,0.6)条件下的6005A-T6铝合金紧凑拉伸试样疲劳裂纹扩展速率试验,在此基础上采用BPNN、SVR、KNN和XGboost共4种机器学习方法,比较了4种机器学习方法预测6005A-T6铝合金疲劳裂纹扩展速率的能力;作为对照组,利用试验数据拟合得到了传统的Forman疲劳裂纹扩展率方程。结果表明：应力比R对6005A-T6铝合金裂纹扩展速率存在显著影响,相同应力强度因子范围ΔK下,裂纹扩展速率da/d N随R增大而提高,且R的增大会使裂纹更早进入稳定扩展阶段;4种机器学习模型建立的裂纹扩展率预测内推模型均能体现裂纹扩展过程中速率的非线性变化特征,且对试验数据的拟合系数r²均达0.99以上,普遍高于Forman方程的0.82;4种机器学习模型建立的裂纹扩展率预测外推模型,BPNN算法的拟合系数r²仍高于0.99;KNN算法消耗的训练时间最短,XGboost算法具有最佳的疲劳裂纹扩展速率内推预测能力,而BPNN算法则具有更好的扩展率外推预测性能表现。     

铝合金用ASSAB 8407钢压铸模早期断裂失效分析

对铝合金用ASSAB 8407钢压铸模断口进行宏观观察,初步推断断口的特征形貌,确定裂纹源的位置以及裂纹扩展的状态特征。采用金相显微镜及扫描电子显微镜,对失效件断口及组织进一步检测,分析断口裂纹形成和扩展机理。检测结果表明,由于基体中存在大量沿晶裂纹,材料强度大幅度降低,脆性显著增大,模具在服役过程中发生早期断裂失效。沿晶裂纹的产生是由于模具锻造过热后慢冷析出片状碳化物,材料强度显著降低。在热处理过程中,热应力及组织应力的影响,使材料基体组织产生沿晶的应力开裂裂纹。同时锻造过热使得材料强度大幅度降低,进一步促使模具表面裂纹的萌生和扩展。     

Mechanism of Enhanced Fracture Toughness in a Novel Al-Cu-Li-Ce Alloy

采用室温拉伸和Kahn撕裂测试方法,对一种加入不同含Ce量的新型Al-Cu-Li合金在T6态和T8态峰时效时的力学性能分别进行了测试;同时辅以扫描电镜和透射电镜对其断口形貌和晶界析出相相应的变化规律进行了研究。对所有状态样品的断口扫描照片和晶界析出相情况进行了统计。结果表明:T8态的强度值和UIE值(unit initiation energy)总体高于T6态,中等含Ce量的合金在T8态具有最高的强韧性配合。断口分析中发现:具有韧窝环绕金属间化合物特征的区域所占面积分数的变化趋势与UIE值变化规律一致;晶界分析表明:无析出带宽度的大小、晶界析出相的数密度和有效尺寸的变化决定了样品在不同Ce含量和热处理状态下的断裂阻力和裂纹扩展方式。     

7055超强铝合金时效硬化特性与应力腐蚀性能研究

研究了7055超强铝合金挤压板材的时效硬化特性和应力腐蚀性能。结果表明：7055铝合金在120℃长期单级时效存在三峰强化现象,三峰位置分别在30h、105h、130h,其主要强化相分别为GP区、η’相和η相,其第一峰出现比7050、7175合金的推迟6h。另外,随时效时间延长,7055合金的应力腐蚀敏感性指数降低,合金的抗应力腐蚀性能变好。     

新型Al-Cu-Li-Ce合金增韧化机制（英文）

采用室温拉伸和Kahn撕裂测试方法,对一种加入不同含Ce量的新型Al-Cu-Li合金在T6态和T8态峰时效时的力学性能分别进行了测试;同时辅以扫描电镜和透射电镜对其断口形貌和晶界析出相相应的变化规律进行了研究。对所有状态样品的断口扫描照片和晶界析出相情况进行了统计。结果表明:T8态的强度值和UIE值(unit initiation energy)总体高于T6态,中等含Ce量的合金在T8态具有最高的强韧性配合。断口分析中发现:具有韧窝环绕金属间化合物特征的区域所占面积分数的变化趋势与UIE值变化规律一致;晶界分析表明:无析出带宽度的大小、晶界析出相的数密度和有效尺寸的变化决定了样品在不同Ce含量和热处理状态下的断裂阻力和裂纹扩展方式。     

一种新型Al-Cu-Li合金性能

设计一种新型Al-Cu-Li-Mg-Ag合金,研究热处理制度对新合金拉伸性能及裂纹扩展性能的影响,利用光学显微镜、透射电镜和扫描电镜等手段研究合金微观组织及断口形貌。结果表明:该新型铝锂合金经过540℃固溶1 h,(12%+RT/120 h+145℃/20 h)双级时效热处理后获得良好的综合性能:抗拉强度σ_b=443 MPa,屈服强度σ_(0.2)=397 MPa,延伸率δ=16.5%,裂纹扩展速率da/dn≈1.34×10~(-3) mm/cycle(△K=30 MPa·m~(1/2))。双级时效态下析出大量细小均匀的T_1相,在保证合金强度的同时,提高合金的抗疲劳裂纹扩展性能。T_8态下析出相对粗大的T_1相,θ′相和极少量的S′相,合金强度达到项目要求,抗疲劳裂纹扩展性能较差。T_3态下析出相数量少,合金强度不满足项目指标。     

时效时间对7075铝合金疲劳裂纹扩展速率的影响

采用透射电镜、显微硬度仪、拉伸试验和疲劳试验等研究了 7075铝合金在欠时效(120℃×8 h)、峰时效(120℃×24 h)与过时效(120℃×48 h)状态下的微观组织、硬度、拉伸性能方面与疲劳裂纹扩展速率方面的差异.结果表明:3种时效状态的合金在高低应力强度因子范围时,疲劳裂纹扩展速率呈现不同的规律.在低应力强度...     

预时效温度及回归加热速率对7055铝合金组织及性能的影响

利用硬度、电导率与拉伸性能测试,结合差示扫描量热法(DSC)和透射电镜(TEM)研究预时效温度和回归加热速率对7055铝合金力学性能和电导率的影响,并讨论各RRA制度下微观组织的变化。结果表明:由于7055铝合金中厚板在回归加热过程中存在慢速升温过程,近峰时效作为预时效制度更适合7055铝合金中厚板的回归再时效处理。经过(105℃,24 h)→3°/min(190℃,50 min)+(120℃,24 h)的三级时效处理,7055铝合金中厚板强度和电导率优于T6和T73状态的综合性能。