2024鋁合金的蠕變時(shí)效特性研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代航天航空裝備不斷趨向輕量化、長壽命、高可靠性，服役性能趨于極端化。發(fā)展制造大型復(fù)雜輕合金整體構(gòu)件是實(shí)現(xiàn)空、天裝備性能跨越的基本技術(shù)路線之一，其中蠕變時(shí)效成形是實(shí)現(xiàn)大型薄壁結(jié)構(gòu)件制造的有效方法。本文針對我國蠕變時(shí)效成形技術(shù)水平較低、基礎(chǔ)理論還相當(dāng)薄弱的現(xiàn)狀，以實(shí)現(xiàn)大型薄壁構(gòu)件的高品質(zhì)制造為目的，研究了航空機(jī)翼壁板材料2024鋁合金的蠕變時(shí)效特性。
　　通過蠕變實(shí)驗(yàn)，獲得了蠕變時(shí)效工藝參數(shù)對2024鋁合金蠕變特性的影響規(guī)律，并

2、建立了該材料的冪律關(guān)系和Theta本構(gòu)模型。結(jié)果表明:2024鋁合金在時(shí)效溫度(423-473K)和蠕變應(yīng)力(185-225MPa)條件下的蠕變變形機(jī)制為位錯(cuò)粘滯運(yùn)動(dòng)，其蠕變應(yīng)變隨時(shí)效溫度的升高或蠕變應(yīng)力的增大而增加。
　　通過光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡(SEM)和透射電鏡(TEM)等進(jìn)行大量試驗(yàn)，研究了蠕變時(shí)效工藝對2024鋁合金微觀組織的影響規(guī)律。結(jié)果表明:(1)時(shí)效溫度和外加應(yīng)力形成的熱力耦合場會(huì)促進(jìn)α'→G.P.B→S→脫溶序列

3、的進(jìn)行。隨著蠕變時(shí)效溫度的升高或外加應(yīng)力的增大，沉淀相的析出和長大速度增快，而且時(shí)效溫度對沉淀相析出和長大的影響大于蠕變應(yīng)力對其的影響;(2)2024鋁合金中粗大第二相為S相(Al2CuMg)，蠕變時(shí)效處理對晶粒和粗大第二相的尺寸影響較小;(3)在溫度為423、448和473K條件下蠕變時(shí)效24小時(shí)，2024鋁合金分別處于“欠時(shí)效”、“峰值時(shí)效”和“過時(shí)效”狀態(tài)。
　　通過電化學(xué)腐蝕、常溫拉伸和非對稱應(yīng)力控制疲勞實(shí)驗(yàn)，研究了本文實(shí)

4、驗(yàn)條件下蠕變時(shí)效工藝對2024鋁合金拉伸性能、耐腐蝕性能、棘輪效應(yīng)與低周疲勞行為的影響。結(jié)果表明:(1)升高時(shí)效溫度或增大蠕變應(yīng)力，會(huì)降低2024鋁合金的耐腐蝕性和延伸率，提高屈服強(qiáng)度; (2)時(shí)效溫度的升高或蠕變應(yīng)力的增大能促進(jìn)沉淀相的析出和長大，增強(qiáng)沉淀相對位錯(cuò)的釘扎作用，強(qiáng)化2024鋁合金，從而提高材料抗塑性變形能力。其抗塑性變形能力越強(qiáng)，棘輪應(yīng)變越小，穩(wěn)定階段的棘輪應(yīng)變率越低，疲勞壽命也越長。(3)斷面形貌表明2024鋁合金經(jīng)蠕