al-cu-mg（-si-ce）合金的应变疲劳行为研究

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1、沈阳工业大学硕士学位论文Al-Cu-Mg(-Si-Ce)合金的应变疲劳行为研究StudyonStrainFatigueBehaviorofAl-Cu-Mg(-Si-Ce)Alloys作者：王川单位：材料科学与工程学院指导教师：陈立佳教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：车欣讲师单位：沈阳工业大学单位：论文答辩日期：2015年01月11日学位授予单位：沈阳工业大学摘要本文通过硬度、拉伸性能、疲劳性能测试以及扫描电镜和透射电镜观察，研究了时效时间、元素Si以及复合添加元素Si和稀土元素Ce对Al-4.5Cu-

2、0.6Mg合金的组织结构和性能的影响，以期为铝合金工程结构件的应用提供一定的理论依据。显微组织观察表明：加入0.3%的Si元素可以细化挤压态Al-4.5Cu-0.6Mg合金的显微组织，添加0.3%稀土元素Ce后，可以进一步细化挤压态Al-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si合金的显微组织。相对于挤压态合金来讲，T6态Al-4.5Cu-0.6Mg合金的晶粒出现明显的长大现象，T6态Al-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si合金与T6态Al-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si-0.3Ce合金的晶粒尺寸基本不变。

3、说明Si元素与复合添加Si元素和Ce元素可以有效抑制T6态合金晶粒的长大。拉伸实验结果表明：随着时效时间的延长，T6态Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si-0.3Ce)合金的抗拉强度和屈服强度曲线均呈现先升高后降低的趋势，断裂伸长率均呈现下降的趋势。其中Al-4.5Cu-0.6Mg合金在时效时间为10h时达到峰时效，Al-4.5Cu-0.6Mg-03Si合金、Al-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si-0.3Ce合金在时效时间为14h时达到峰时效。当时效时间相同时，Al-4.5Cu-0.6Mg-0.

4、3Si-0.3Ce合金的强度和断裂伸长率最高，而Al-4.5Cu-0.6Mg合金的强度和断裂伸长率最低。低周疲劳实验结果表明：T6态挤压变形Al-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si-0.3Ce)合金在低周疲劳加载条件下，其循环应力响应行为可表现为循环应变硬化和循环稳定；元素Si以及复合添加元素Si和稀土元素Ce均可显著增加T6态Al-4.5Cu-0.6Mg合金的循环变形抗力，同时提高了合金的低周疲劳寿命，其中Al-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si-0.3Ce合金的循环变形抗力和低周疲劳寿命最高。Al

5、-4.5Cu-0.6Mg(-0.3Si-0.3Ce)合金的塑性应变幅、弹性应变幅与疲劳断裂时的载荷反向周次之间均呈线性关系，分别服从Coffin-Manson和Basquin公式。其疲劳裂纹均以穿晶方式萌生于试样表面，并以穿晶方式扩展。关键词：Al-Cu-Mg(-Si-Ce)合金；微观结构；拉伸性能；低周疲劳IAbstractInordertoprovidecertaintheoreticalbasisfortheapplicationofaluminumalloyengineeringstructur

6、es,theinfluenceofagingtime,SiadditionandSi-CeadditiononthemicrostructureandtensilepropertiesofAl-4.5Cu-0.6Mgalloywereinvestigatedbymeanofhardness,tensiletests,fatiguetest,scanningmicrostructureandtransmissionelectronmicroscopeanalysis.Themicro-structural

7、observationsrevealthattheadditionof0.3%SicanrefinethegrainsoftheAl-4.5Cu-0.6Mgalloy,whilethegrainsofAl-4.5Cu-0.6Mg-0.3Sialloycanbefurtherrefinedwhenaddingofrareearthelement0.3%Ce.AfterT6treatment,thegrainsoftheAl-4.5Cu-0.6Mgalloygrowthsignificantly,thegr

8、ainsofAl-4.5Cu-0.6Mg-0.3SialloyandAl-4.5Cu-0.6Mg-0.3Si-0.3CealloyremainthesamesizewithT6state.ThatphenomenonillustratedthatSiaddedorSielementandCeelementcompositeaddedcaneffectivelypreventthegrowingofthegrainsofAl-4.5Cu-0.