铝锂合金疲劳裂纹扩展行为及裂尖屏蔽效应①.pdfVIP

第4卷第1期 中国有色金属学报 994年3月 铝锂合金疲劳裂纹扩展行为与 裂尖屏蔽效应① 1 倪 永峰 陈 铮 ，何明王泓 — i工 孽 信箱，西安710072) 摘 要 1 厂 研究了2090、8090铝锂台金 ，7075、2024普通铝台金的疲劳裂纹扩展速率，门槛值 ，裂纹闭 合效应，裂纹偏转特性和形貌 ，并讨论 r上述各因素之间的内在联系。结果表 明：在强度水平相 近时 ，铝悝合金的疲劳裂纹扩展抗力明显优于普通铝台垒，主要归国于其裂纹闭合和裂纹偏转的 裂尖屏蔽 (Shielding)作用。铝锂合金特有的断裂特征 (脊骨状断 口)和强的氧化倾向．使之获得了 高的粗糙度诱发裂纹闭合效应和氧化物诱发裂纹c玎合效应。最后，本文还较系统地讨论了扁平 晶 粒、强织I暂、平面请移、沿晶稳定相等对铝锂舍金断裂特征、裂尖屏蔽效应等的影响。 关键词 型里金金 壅萤型煞 星 裂尖屏蔽 闭合效应 裂纹偏转 断裂特征 ／ J一 · 铝锂合金的疲劳特性、耐蚀性和各向导性 1 试验条件 是该合金研究、生产和应用界最关注的三个 问 题，北美、西欧和俄罗斯等对其疲劳的研究均 本研究选用 自制 2mm厚铝锂合金板材 给予高度重视 。大量研究工作表 明 ]．铝锂合 其成份、性能及热处理状态见表 I和表 2，同 金的疲劳特性与普通铝合金不尽相 同。例如， 该合金具有很高的应力出敏感性和大的过载效 表 1 试验合金的化学成份 应；其裂纹偏转倾向极强；具有优 良的疲劳长 化学成份 ／wt．一 ± — — — — 裂纹扩展抗力．且有很强的短裂纹效应，而这 Li Cu № Ce Ti Fe A1 些特性不能完全用经典的疲劳理论来解释 。八 2090 188 2．39 0-085 0．0 0．t0余量 十年代末期提出的裂尖屏蔽理论，使人们对铝 8080 2 20 ll2 1．0O．180 — 0040 0【泉量 锂合金疲劳裂纹扩展机制的认识获得进一步深 化，但是，有关铝锂合金裂尖屏蔽效应的本质 表 2 试验合金的状态及攒向机械性能 还有待于进一步研究。本文主要研究铝锂合金 和普通铝合金的疲劳裂纹扩展速率、裂纹闭合 效应、裂纹偏转特性和断 口形貌，井讨论了上 述各因素之间的内在联系，以期揭示该合金裂 尖屏蔽效应的影响和本质。 ① 于 1992年 I2月 IS日收到初摘 第 {卷第 l期 惋水峰等：铝锂台垒癌劳裂纹扩展行为与裂尖屏蔽效应 ．79 时选用 2mm厚普通铝合金板材做对 比试验 。 铝锂合金与普通铝合金相 比，在 paris区和近 试验合金的光学显微组织示于图 l。铝锂 门槛值 区，2090、8090合金 的 da／dN分别较 合金以未再结晶扁平 晶粒 (pancake)结构为主 ， 7075、2024低 1～2个数量级 ，亦即在强度水平 伴有少量的再结 晶晶粒 ，其中8090合金的晶 相近的条件下 ，铝锂合金的名义疲劳裂纹扩展 粒较 2090合金粗大 。与铝锂合金完全不同，普