冷熱循環(huán)作用下若干航天合金的微觀結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、為了考察低地球軌道環(huán)境下金屬材料的冷熱疲勞損傷機(jī)制，本文采用模擬實(shí)驗(yàn)對(duì)TC4鈦合金、2A12鋁合金、7A09鋁合金在冷熱循環(huán)作用下的組織及性能變化進(jìn)行了研究。利用X-ray衍射儀對(duì)不同次數(shù)冷熱循環(huán)的樣品表面的取向行為進(jìn)行分析，通過(guò)光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等表面分析儀器對(duì)冷熱循環(huán)樣品的表面形貌以及微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，并利用顯微硬度計(jì)對(duì)輻照冷熱循環(huán)樣品的硬度性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　 航天材

2、料經(jīng)過(guò)冷熱循環(huán)后，都經(jīng)歷了一個(gè)疲勞硬化和疲勞軟化過(guò)程。不過(guò)對(duì)于不同的材料，由于組織和成分及熱處理方式等的不同，硬化速率和軟化速率也有很大的差別。
　　 對(duì)TC4鈦合金進(jìn)行冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明:隨著循環(huán)次數(shù)的增加，0～100次的冷熱循環(huán)過(guò)程中樣品硬度無(wú)明顯變化，在100～200次循環(huán)的過(guò)程中，樣品的硬度迅速增加到最大值，在隨后的冷熱循環(huán)過(guò)程中樣品出現(xiàn)了循環(huán)軟化現(xiàn)象。冷熱循環(huán)過(guò)程中TC4鈦合金的性能變化與其微觀結(jié)構(gòu)的演化行為關(guān)系密

3、切，原始TC4樣品為典型的α+β形貌，循環(huán)至200次時(shí)其典型的結(jié)構(gòu)是位錯(cuò)纏結(jié)和位錯(cuò)胞的混合結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)300次冷熱循環(huán)后樣品中的典型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槌叽巛^大的位錯(cuò)胞狀亞結(jié)構(gòu)，晶界容易成為應(yīng)力集中的區(qū)域并萌生微裂紋。500次循環(huán)樣品中的典型結(jié)構(gòu)為位錯(cuò)胞演化而成的亞晶以及晶內(nèi)的孿晶和割階結(jié)構(gòu)。晶界、亞晶界、孿晶界以及割階界面是應(yīng)力集中和萌生微裂紋的擇優(yōu)區(qū)域。形成的孔洞、位錯(cuò)塞積、孿晶界、晶界和亞晶界以及割階界面等都是疲勞裂紋萌生的有利位置。

4、　　 2A12和7A09鋁合金經(jīng)過(guò)冷熱循環(huán)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明都表明:在0～200次的冷熱循環(huán)過(guò)程中樣品硬度迅速降低，在200～300次循環(huán)樣品硬度有所升高，300次循環(huán)后樣品硬度迅速下降，出現(xiàn)循環(huán)軟化現(xiàn)象。只是2A12鋁合金在循環(huán)過(guò)程中的最大硬度遠(yuǎn)高于原樣，而7A09鋁合金在循環(huán)過(guò)程中的最大硬度遠(yuǎn)低于原樣。7A09的原樣是高密度的GP區(qū)結(jié)構(gòu)，300次冷熱循環(huán)時(shí)樣品中形成了部分細(xì)小的針狀η＇相和少量的η及GP區(qū);而500次循環(huán)樣品中η’相消