综述-铝合金疲劳及断口分析

《综述-铝合金疲劳及断口分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、.文献综述（2011级）设计题目铝合金疲劳及断口分析学生姓名胡伟学号201111514专业班级金属材料工程2011级03班指导教师黄俊老师院系名称材料科学与工程学院2015年4月12日...铝合金疲劳及断口分析1绪论1.1引言7系铝合金包括Al-Zn-Mg系和Al-Zn-Mg-Cu系合金，此类合金具有密度低、比强度高、良好的加工性能及优良的焊接性能等一系列优点。随着应用在铝合金上的热处理工艺及微合金化技术的不断改进，其力学性能被大幅度强化，综合性能也得到了全面提升。在航空航天、建筑、车辆、、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方面都得到了广泛的应用。现代工业的飞速发展，对7系铝合金的强

2、度、韧性以及抗应力腐蚀性能等提出了更高的要求。但是，存在另外一个现象，在各行各业的领域中，铝合金设备偶尔会出现难以察觉的断裂，在断裂之前很难甚至无法察觉到一点塑性变形。这种断裂形式，对人身以及财产安全造成了不可挽回的损失。经过大量实验表明，这些断裂是由于材料的疲劳引起，材料在交变载荷的长期作用下，表面或者内部，尤其是内部会产生微观裂纹。本文主要研究铝合金疲劳引起的裂纹以及疲劳断口分析，此类研究对于日后的生产安全，有重大意义。1.27系铝合金的发展历史在20世纪20年代，德国的科学家研制出Al-Zn-Mg系合金，由于该合金抗应力腐蚀性能太差，并未得到产业内应用。在20世纪30年代初

3、一直到二战结束期间，各个国家在研究中发现，Cu元素可以提高铝合金的抗应力腐蚀性能。在此，开发了大量Al-Zn-Mg系合金，因此忽视了对Al-Zn-Mg系合金的研究。德、美、苏、法等国在Al-Zn-Mg-Cu系合金基础上成功地开发了7075、B93和D。T。D683等合金。目前正广泛应用在航空航天事业上，但是强度、韧性、抗应力腐蚀性能三者之间未能实现最佳组合状态。20世纪50年代，...德国科学家公布了具有优良焊接性能的合金AlZnMg1和AlZnMg2，引起了人们对Al-Zn-Mg系合金的重视。在此段时间，美国学者在AlZnMg1合金的基础上，加入了Zr、Mn、Cr等元素，研制出

4、了7004和7005合金，具有优良焊接性和抗应力腐蚀性能，广泛应用于焊接行业。唯一不足的是，工艺性能较差。日本科学家尝试降低合金中Mg含量，提高Zn/Mg值，研制出了ZK60和ZK61合金，使合金的焊接性和工艺性能提高，但是降低了很大的强度。同时期内，前苏联也研制出了1915、1933合金，强度也是偏低。为了克服强度低的缺点，20世纪70年代又研制出7020合金，具有高强度，焊接性好的性能。以后，人们把注意力集中在了Al-Zn-Mg系铝合金上。20世纪80年代初，美国科学家先后在7075合金的基础上，为了解决实际生产中抗应力腐蚀敏感性较高的问题，以及满足某些特殊需要，调整了部分合

5、金元素的含量，发展了许多新型合金。相比之下，国内对7系铝合金的研究起步较晚，在20实际80年代，由东北和北京研究院研制Al-Zn-Mg系铝合金。目前主要有7050、7075、7175等合金产品。20世纪90年代中期，北京航空材料研究所采用常规半连续铸造法试制出7A55超高强铝合金，近几年又研制出强度更高的7A60合金。而在Al2Zn2Mg系铝合金的研制上，国内基本都是仿制，很少自行开发。1.3铝合金疲劳的分类1.3.1疲劳的定义疲劳断裂是由于交变载荷、应力下引起的延时断裂，其断裂应力水平往往低于材料的抗拉强度σb，有时甚至低于屈服强度σs。一般情况下，疲劳破坏不发生明显的塑性变形

6、，其变形主要是脆性断裂，是一种没有预兆、十分危险的破坏形式，难以检测、预防。铝合金的疲劳，按疲劳破坏原因可分为三类：热疲劳、腐蚀疲劳和机械疲劳。1.3.2热疲劳...铝合金的热疲劳是在交变应力和热应力共同作用下产生的疲劳破坏。外部约束和内部约束是产生热疲劳的两个必要条件，外部约束即阻碍材料自由膨胀，内部约束即产生温度梯度，使材料膨胀，但由于约束从而产生热应力与热应变，经过一定的循环次数，导致裂纹的萌生、扩展。张文孝等研究了LD8铝合金的同相和异相热疲劳特性，应用弹塑性断裂力学方法对不同状态下热疲劳寿命进行了探讨。1.3.3腐蚀疲劳长期在化工行业使用或者海水中使用的金属材料，处于腐

7、蚀的环境中，此外还承受交变载荷作用，与正常环境下的金属材料相比，腐蚀性环境和交变载荷同时作用，会显著降低材料的疲劳性能，从而产生构件的破坏，以至于最终断裂。宫玉辉等研究了不同腐蚀环境对7475-T7351铝合金疲劳性能及裂纹扩展速率的影响，发现腐蚀环境对裂纹扩展有较明显的加速作用，但不同环境腐蚀和不同温度对材料的低周疲劳性能影响不大。王成等将不同浓度硅酸钠添加到铝合金中，发现其可以抑制铝合金的点蚀、减少裂纹源，提高铝合金在氯化钠溶液中抗点蚀的能力及腐蚀疲劳寿命，但对铝合金的腐蚀疲