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本论文研究了热处理制度和微观组织对2E12合金性能的影响,然后开展了2E12合金疲劳性能的研究。通过拉伸性能测试、金相显微镜、透射电镜(TEM)、以及扫描电镜(SEM)观察,得到的主要结论如下:
(1)2E12合金经498℃固溶处理,保温时间从20min延长到40min,使得未溶的粗大第二相进一步溶解,经自然时效96h之后,抗拉强度和屈服强度都有所升高,但幅度不大,而延伸率升高的幅度较大,从17%提高到了23%。
(2)随着冷变形量的增加,位错密度相应增加,导致2E12-T3合金的抗拉强度和屈服强度逐渐增加,而延伸率逐渐降低,综合考虑合金的强度和塑性,9%的冷变形量较为适宜。
(3)2E12合金在190℃人工时效处理时,在时效10h达到峰值,同时,合金固溶40min后的抗拉强度比固溶20min后的高20MPa左右,而屈服强度高50MPa左右,延伸率则变化不大。显微组织分析表明,合金主要强化相为S相,晶界上无明显的无沉淀析出带。
(4)2E12-T3合金具有良好的耐损伤疲劳性能,当应力比R=0.1时,疲劳极限σ<,D>=172Mpa,而当R=0.5时,疲劳极限σ<,D>=280Mpa,比R=0.1时的疲劳极限提高了60%。缺口的存在降低了疲劳极限,Kt=3时的疲劳极限约为Kt=1时的一半。
(5)2E12-T3合金L-T方向的疲劳裂纹扩展分三个阶段进行,R=0.1,当AK在7Mpaml/2以下时,为裂纹扩展第1阶段:当AK在7Mpaml/2-30Mpaml/2之间时,为裂纹扩展第Ⅱ阶段;当AK>30Mpam//2以后,为裂纹扩展的第Ⅲ阶段。而应力比R对疲劳裂纹的稳定扩展阶段(第Ⅱ阶段)的影响不大,但使裂纹扩展更早地进入第Ⅲ阶段。
(6)2E12-T3合金疲劳断口由裂纹源区、裂纹扩展区及瞬断区三部分组成,裂纹萌生一般位于试样表面应力集中处或不同类型的缺陷部位。裂纹扩展区有明显疲劳条带特征,瞬断区呈现静拉伸断口特征。
(7)2E12-T3合金在R=0.1时,T-L方向裂纹扩展速率比L-T方向略高,但在R=0.5时,二者相差不大。