含Sc7050铝合金疲劳性能研究.pdf

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1、AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterStudyonFatiguePerformanceof7050AlloywithScandiumAdditionByZiyueLiSupervisor：Prof．MingxingWangCondensedMatterPhysicsPhysicalEngineeringCollegeMay，2014原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。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己经发表

2、或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。学位论文作者：巷百晤日期：》脚年6月弓．日学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或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；本人授权郑州大学可以将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第一署

3、名单位仍然为郑州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。学位论文储：黏辟日期：汕悼年6月3日摘要7050铝合金属于A1-Zn-Mg—Cu系的高强铝合金，在航空、航天领域有广泛应用。随着现代技术的发展，对铝合金力学性能特别是疲劳和断裂性能的要求越来越高。因此，研究如何进一步改善高强铝合金的力学性能是一项有意义的工作。本文作者通过向7050合金加入微量Sc元素，制备了不同Sc含量的含Sc7050合金，研究了Sc对7050合金的时效硬化行为、轴向高周疲劳性能、疲劳裂纹的萌生抗力与扩展速率以及断裂韧性的影响。主要研究内容和结果如下：(1)研究了单级和双级固溶处理对铸态含Sc

4、7050合金的时效硬化行为的影响。结果表明，单级固溶处理时，与460。C和480℃固溶处理相比，在470℃下保温1h后再经120℃时效处理，含Sc和不含Sc7050合金均可获得最高的峰值硬度，因此，470℃可作为含Sc7050合金的理想固溶处理温度。Sc含量对460。C固溶处理的含Sc7050合金的时效硬化行为没有明显影响，但经过470。C和480。C固溶处理后，sc含量较高的含Sc7050合金可以获得更高峰值硬度；双级固溶处理时，含Sc7050合金的时效硬化行为没有明显变化，与单固溶处理合金的时效硬化行为基本一致。(2)研究了含Sc7050合金的轴向高周疲劳性

5、能。结果表明，含Sc7050合金样品的疲劳性能均明显优于不含Sc7050合金，因此，加Sc有利于改善7050合金的高周疲劳性能。Sc含量对含Sc7050合金的疲劳性能有一定影响，Sc含量为0．252％的合金样品具有最好的疲劳性能，当Sc含量为0．484％时，合金样品的疲劳性能有所下降，这表明过高的Sc含量并不能进一步改善7050合金的高周疲劳性能。(3)研究了Sc对7050合金的疲劳裂纹萌生抗力和疲劳裂纹扩展行为。结果表明，随着Sc含量的增加，合金样品的疲劳裂纹萌生寿命先增加后降低，当Sc含量为0．252％时，合金具有最强的疲劳裂纹萌生抗力。疲劳裂纹扩展的试验结

6、果表明，当应力比R=0．1时，Sc含量为0．252％的含Sc7050合金具有最强的疲劳裂纹扩展阻力，而当应力比R=0．5时，sc含量为0．484％的合金则表现出最强的疲劳裂纹扩展抗力。由此可见，Sc对7050合金疲劳裂纹扩展行为的影响没有表现出规律性，这有待于进一步研究。摘要(4)研究了sc对含Sc7050合金断裂韧性的影响。结果表明，随着Sc含量的增加，7050合金的强度比上升，当Sc含量为0．252％时，合金的强度比最高，因而具有相对最高的断裂韧性，进一步增加sc含量，合金的断裂韧性反而低降。综上所述，加入0．25％左右的Sc对改善7050合金的疲劳性能和断

7、裂韧性的效果最好，因而是一个理想的添加量。关键词：含Sc7050合金；时效硬化；高周疲劳；疲劳裂纹扩展：断裂韧性Abstract7050alloy,whichbelongstoA1-Zn-Mg-Cuseries，isahigh—strengthaluminumalloy．Itiswidelyusedinthefieldsofaviationandastronautics．Withthedevelopmentofcurrenttechnology，aluminumalloysaredemandedtohaveITtoresuperiormechanicalprop

8、erties，espec