7075铝合金低周疲劳行为及其损伤演化机理的研究

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1、UniversityCode：10856StudentID:RESEARCHONLOWCYCLEFATIGUEBEHAVIORANDDAMAGEMECHANISMOF7075ALUMINUMALLOYCandidate:Supervisor:Major:MaterialProcessingEngineeringDecember,2012上海工程技术大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所递交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作

2、品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海工程技术大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海工程技术大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√

3、”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日7075铝合金的低周疲劳行为及其损伤演化机理研究摘要随着各类民、商用飞机以及军工武器装备的发展，航空装备对其材料本征微观结构的依存性尤为突出，这主要因为飞机构件及发动机在高速高温的严酷使用条件下，长寿命和高可靠性迫使材料的要求达到了极限。7075铝合金具备较好的刚度和比强度、加工性能好、有较高抗应力腐蚀的能力以及焊接性能好等特性，在商用飞机的构件上得以应用。铝合金显微组织和析出物均匀分布，但轧制方向分明。夹杂等析出物主要沿轧制方向分布，η′(MgZn2)过渡强化相主要沿

4、晶界析出，强化相粒子呈椭球状。根据1.1144Hollomon方程，并拟合真应力-应变曲线，求得S=2532.1。分别用pManson-Coffin公式和Ramberg-Osgood公式拟合了材料的循环应力-寿命曲线、循环应力-应变曲线、循环应变-寿命曲线，得出常温下7075铝合金的各个疲劳性能参数值。铝合金在低周疲劳加载下呈现为循环硬化、循环软化以及循环稳定。疲劳裂纹一般形成于试样表面或者靠近表面的区域，以靠近裂纹源中心向周围辐射的裂纹呈现放射状，主要来源为孔洞、夹杂等。高应力幅下的裂纹扩展区有犁沟和细涟波纹理等特征,而低应

5、力幅下的裂纹扩展能够观察到大量疲劳辉纹和台阶，并伴随着孔洞和二次裂纹。在疲劳裂纹扩展区阶段，主裂纹由多个微小裂纹合并而成，并且在主裂纹的扩展路径上，次裂纹受到了屏蔽抑制的作用，而裂纹尖端产生位错的作用以及晶界、晶粒取向的不同，使得尖端塑性区对裂纹扩展的路径有很大的影响，并且会使裂纹偏折。疲劳瞬断区则为脆性断裂与延性断裂的混合断口。铝合金的疲劳裂纹扩展速率曲线呈现出比较明显的3个阶段特征，ΔK在1/2-5-16MPa·m以下的时候，da/dN大约为10mm·cycle，此时处于微裂纹扩展阶段；1/2当ΔK在7～25MPa·m范围内

6、，此阶段为宏观裂纹扩展，其裂纹扩展速率曲线呈1/2线性关系；而ΔK在25MPa·m以上时，裂纹的扩展速率加快，此时处于瞬时断裂阶段，最终导致铝合金材料失稳断裂。铝合金晶内的亚稳析出相（GP区（GPⅠ/GPⅡ）、ƞ’）能显著提高7075铝合金的强度，但晶界沉淀相（GBP）和无沉淀相析出带I（PFZ）对材料的塑性、韧性、抗疲劳以及抗应力腐蚀性能等也会产生重要的影响。铝合金的位错在晶界塞积，而在亚晶界不受位错运动的阻碍，晶界塞积的位错形成的微观畸变应力引起相邻晶粒的位错开动、增殖与运动，位错线已具备一定方向性并初显滑移带特征，沿晶界带

7、依然形成了无位错缠结。关键词：7075铝合金；低周疲劳；断口形貌；损伤行为IIRESEARCHONLOWCYCLEFATIGUEBEHAVIORANDDAMAGEMECHANISMOF7075ALUMINUMALLOYABSTRACTWiththedevelopmentofaircraftincivilandcommercialfields,highrequriementforintrinsicmicrostructureofmaterialsisnecessaryduetoserviceconditionsatsuperhig

8、hspeedandhightemperature,whichmakesmaterialstobeusedatthelimitoflifeandreliability.7075aluminumalloyiswidelyusedincommercialaircraf