多元锌铝合金的热疲劳和力学性能的研究

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1、江苏大学硕士学位毕业论文摘要随着社会的发展，人们对于材料的使用要求日益增加，要求材料能够在各种实际应用环境中能有较好的性能。在实际应用中，断裂是机械零件和工程构件的三种主要失效形式之一，造成的事故往往使生命和财产受到巨大的损失，而绝大多数断裂由疲劳引起。锌铝合金材料的工作环境比较恶劣，多为高温操作，因此热疲劳性能是检测锌铝合金的一种重要手段。本文选用带预制裂纹的热疲劳试样，以预制裂纹尖端为起始点，裂纹出现至长度达到0．1um为热疲劳裂纹萌生阶段；裂纹长度大于0．1um以后为热疲劳裂纹扩展阶段。以热疲劳裂纹长度达到0．1um所需冷热循环次数，即热疲劳裂纹萌

2、生寿命为标准评定锌铝合金的热疲劳性能；以相同循环次数下热疲劳裂纹的长度为标准评定不同试样对热疲劳裂纹扩展的抗力。随后对试样进行固溶和时效处理，探究了热处理后各个试样的热疲劳性能。本文还进行了关于多元锌铝合金的力学性能的研究。在本研究条件下，得出以下主要结论：裂纹首先都是在试样缺口附近的缺陷处产生，然后逐渐扩展到应力集中区域，也就是缺口处。在铸态时，含2．7wt％Si．0．08wt％RE试样的热疲劳性能好于2wt％Si，3．5wt％Si．0．14wt％RE和3．5wt％Si．0．2wt％RE试样的热疲劳性能。经过固溶时效处理的试样抗疲劳性能有所提高，其原因

3、在于热处理后得到合金化程度高的组江苏大学硕士学位毕业论文织；容易产生球化现象，提高了基体的塑性；以及细化晶粒能延缓热疲劳裂纹的扩展。其中以空冷的热处理方式最佳。比较2．7wt％Si．0．08wt％RE试样，3．5叭％Si．0．14wt％RE试样和3．5％wtSi．0．2wt％RE试样在铸态及固溶时效的力学性能，发现2．7wt％Si．0．08wt％RE试样的力学性能较好；热处理后各个成分合金的力学性能比铸态状态下的好。加入稀土元素后，对合金的力学性能以及热疲劳性能均有不同程度的提高。合金热疲劳裂纹的扩展方式为混合扩展，裂纹在晶界处萌生并沿晶扩展，有穿晶扩展

4、趋势的裂纹迅速止裂或穿晶扩展到一定程度后转变为沿晶扩展。关键词：热疲劳，热疲劳裂纹的萌生与扩展，力学性能，稀土Ⅱ江苏大学硕士学位毕业论文ABSTRACTWiththedevelopmentofthesociety,thereisallincreasingdemandfortheUSeofmaterials．MaterialsareneededtoposSessofbetterperformancewheninpracticalenvironment．Inpracticaluse，fractureisoneofthemostimportantformsfo

5、rmaterialstobeinvalided，whichwillcausegreatlossforpeople．Alotoffractureaccidentstakeplacebecauseofmaterialfatigue．Becauseofthesharpworkingcircumstanceandundergoinghighertemperature，multiplezinc-aluminumalloyismorelikelytobeinvalided，SOconsideringthermalfatiguepropertyisanimportan

6、tmeasuringmethod．Thethermalfatiguesampleswithprefabcrackhavebeenchosen．TheperiodfromtheinitiationofthecracktothelengthreachesO．1umhasbeendefinedastheinitiationperiodofthermalfatiguecracks．Theperiodthatthecrackspropagatetomorethan0．1umandlaterhasbeendefinedasthepropagationperiodof

7、thermalfatiguecracks．ThecoldandhotcycletimeswhenthelengthofthecracksreachtoO．1umisusedtomeasuretheresistancetotheinitiationofthermalfatigueofdifferentcomponentsalloys；thelengthofthermalfatiguecracksundersamecycletimesisusedtomeasuretheresistancetothepropagationofthethermalfatigue

8、cracksfromdifferentsamples．Thenweusethed