细微沉积颗粒对高强铝合金构件疲劳损伤行为的影响机理研究

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1、密级：非密中图分类号：TH118硕士学位论文细微沉积颗粒对高强铝合金构件疲劳损伤行为的影响机理研究研究生：宋文炜导师：陈宇强学科：材料科学与工程研究方向：材料微结构与性能2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterMechanismofFine-DepositedParticlesonFatigueDamageBehaviorofHigh-StrengthAluminumAlloyComponentsCandidate：WenweiSongSupervisora

2、ndRank：AssociateProfessorYuqiangChen细微吸附颗粒对高强铝合金构件疲劳损伤行为的影响机理研究学位类型学术型学位作者姓名宋文炜作者学号15010302006学科（专业学位类别)材料科学与工程研究方向（专业领域)材料微结构与性能导师姓名及职称陈宇强副教授实践导师姓名及职称所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年5月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或

3、集体已经发表或撰写的成果作品。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后果由本人承担。作者签名：日期：年月日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。本人授权湖南科技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。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日

4、期：年月日摘要服役环境是影响铝合金疲劳损伤行为的关键因素。目前，研究人员针对温度、湿度、腐蚀介质、气氛等环境因素对铝合金疲劳损伤行为的影响已经进行了大量报道。但是，针对细微颗粒环境下铝合金的疲劳寿命问题还鲜有研究。本文以2E12和7N01为研究对象，利用自主设计的细微颗粒环境疲劳试验装置，结合扫描电镜(SEM)、数字图像处理技术(DIC)、准原位拉伸、声发射(AE)等检测手段，研究了在石墨颗粒和氧化铝颗粒两种颗粒环境下2E12-T3铝合金和7N01-T6铝合金的疲劳损伤行为，得到如下结论：(1)在裂纹扩

5、展I、II阶段，当R=-0.1、0、0.1和0.5时，石墨颗粒环境会加速铝合金的疲劳裂纹扩展速率，氧化铝颗粒环境会减缓疲劳裂纹的扩展速率。(2)在空气、石墨颗粒、氧化铝颗粒三种疲劳加载环境下，石墨颗粒环境铝合金裂纹尖端的变形程度最大，氧化铝颗粒环境铝合金裂纹尖端的变形程度最低。(3)石墨颗粒在裂纹尖端区域会起到一定润滑作用，有利于裂纹在卸载时回复到初始位置，从而抑制裂纹闭合效应。氧化铝颗粒在裂纹内部不能起到润滑作用，从而在疲劳裂纹卸载过程中导致裂纹提前闭合，加剧裂纹闭合效应，降低有效应力强度因子范围（Δ

6、Keff）。(4)石墨颗粒的润滑作用会在一定程度上促进裂纹尖端附近区域滑移台阶的形成，从而加剧裂纹尖端的变形程度，加速裂纹的扩展。氧化铝颗粒在一定程度上抑制滑移台阶表面的形成，导致裂纹尖端的变形不规则，并抑制裂纹的扩展。关键词：铝合金；疲劳裂纹扩展速率；疲劳断口；细微颗粒环境iAbstractTheserviceenvironmentisakeyfactoraffectingthefatiguebehaviorofaluminumalloys.Manystudieshavebeenconductedon

7、theeffectsoftemperature,humidity,corrosivemediumandgasenvironmentsonthefatiguebehaviorofaluminumalloys.However,therehasstillnoresearchconcerningthefatiguelifeofaluminumalloysinparticleenvironments.Thefatiguedamagebehaviorof2E12-T3aluminumalloyand7N01-T6a

8、luminumalloyinthepresenceofgraphiteparticlesandaluminaparticleswasstudiedinthisacademicpapersusingaself-designedfine-particleenvironmentalfatiguetestdevice,andcombingwithscanningelectronmicroscopy(SEM),digitalimagecorrelat