2050铝合金的疲劳裂纹扩展行为研究.pdf

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1、第43卷第8期稀有金属材料与工程、，01．43．NO．82014笠8月RAREMETALERlALSANDENGINEERINGAugust20142050铝合金的疲劳裂纹扩展行为研究钟警，贾敏，范春平，郑子樵，李红萍2，吴秋萍2(1．中南大学，湖南长沙410083)(2．上海飞机设计研究院，上海200232)摘要：研究取样方向、应力比以及微观组织对2050铝合金疲劳裂纹扩展速率的影响。结果表明：取样方向和应力比对疲劳裂纹扩展速率在近门槛区和快速扩展区的影响显著，而在稳态扩展区的影响则相对较小；L．T取样方向的速率最低，T-L取样方向的速率次之，S—L取样方向的速率最高，这主要

2、与合金的晶粒取向、织构取向和第二相粒子取向有关；应力比为0．5的裂纹扩展速率高于应力比为0．1的速率，这在近门槛区主要与裂纹闭合效应有关，在快速扩展区主要受最大应力场强度因子的影响。关键词：2050铝合金；疲劳裂纹扩展速率；取样方向；应力比；微观组织中图法分类号：TG146．21文献标识码：A文章编号：1002．185X(2014)08．1944—072050合金是由美国于2004年注册的一个新的第3Mg、0．2-0．7Ag、0．2～0．5Mn、0．06-0．14Zr、0．25Zn、代铝锂合金】。它是在2098铝合金的基础上通过调整0．1Ti，其常规拉伸性能测试结果如表1所示。

3、Mn、Mg、Li等微合金元素的含量开发出来的，产品疲劳裂纹扩展试验按照标准ASTME647在形式主要为厚板，其应用目标是部分取代目前飞机结MTS810材料试验机上进行。沿L．T、T-L和s—L3个构中大量采用的7050传统铝合金。与7050一T7451合取样方向截取紧凑拉伸(CT)试样，在室温、实验室金厚板相比，2050．T84合金具有低密度(低4％)、高空气环境下采用恒力增法，应力比取0．1和0．5，弹性模量(高5％)、高韧性、优良的疲劳性能和抗应试验频率为10Hz(正弦波)。疲劳裂纹长度采用COD力腐蚀性能，并获得5％的减重效果[2’3】。2050合金的法自动测量。试验前，

4、采用SiC金相砂纸对试样表面Li含量较低，是为了增加合金的损伤容限和耐热性。进行打磨至表面光亮。在LeicaDMILM光学显微镜下据报导，2050合金厚板已部分取代7050合金，在空观察金相组织，在Quanta一200环境扫描电镜上进行疲中客车公司的最新运输机A380．800和A380—800F的劳断口观察，第二相粒子在GENESIS60E型能谱仪上下机翼结构中使用【4]。进行能谱分析。微观组织观察在TecnaiG220透射电镜目前，国外关于2050合金的组织及性能的研究报(TEM)上进行，加速电压为200kV。透射电镜薄膜道较少【5]，而在国内，作为我国大飞机结构的候选用试样

5、先经机械减薄后，再在MT-PI型双喷电解减薄仪材之一，中南大学与上海商飞合作率先研究了2050上，用25％硝酸+75％甲醇(体积分数)混合溶液双喷合金的时效硬化特性、微观组织演变、常规力学性能穿孔而成，双喷时电压为15～20V，电流控制在80mA和Ag、Mg元素的微合金化作用机制]。在此基础上，左右，温度约为_25℃。织构样品尺寸为20mmx20本工作针对工业规格的2050合金板材，研究了该合金minx4mm，对其表面进行电解抛光以消除残余应力。的疲劳裂纹扩展行为，重点考察取样方向、应力比以织构分析是在装有TSLEBSD模式检测系统的H．3400及微观组织对其疲劳裂纹扩展行为的

6、影响。表12050合金的常规拉伸性能1实验Table1Tensilepropertiesof2050alloy试验材料为国外某公司生产的工业规格的2050铝锂合金板材，厚度为50mm，热处理状态为T84态，化学成分(质量分数)为3．2～3．9Cu、0．7～1．3Li、0．2～0．6收稿日期：2013．09．14基金项目：国家重点基础研究发展规划(“973”计划)(2O12CB6195o0)作者简介：钟警，男，1988年生，硕士生，中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙410083，E—mail：zhongjingyaming@163．corn·1946·稀有金属材料与工程第43卷

7、样方向对2050合金的疲劳裂纹扩展速率具有较大影响。应力比为0．1时，3种不同取样方向的扩展速率在AK为5MPa·m时相近(2．5x10一mm／cycle)。之后在近门槛区，苴着AK的增大，s—L取样方向的速率明显高于L—T和T-L取样方向的速率，而LT和T-L取样方向的速率相差不大。在稳态扩展区，不同取样方向的速率差异较小，S—L取样方向的速率仍然最快。在AK为10MPa·m“时，L．T、T-L和SL取样方向的速率依次分别为9．0x10～、1．0×10一、1．6x10一mm／cycle，三