高强高韧2X24铝合金板材疲劳特性研究

作     者：郭加林 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：尹志民

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：Al-Cu-Mg 2024 2524 Sc Zr 轴向疲劳 裂纹扩展 显微组织结构 疲劳寿命 

摘      要：以2024、2524、2524-Zr和2524-Sc-Zr四种合金薄板为研究对象,采用比较研究法并利用金相显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜探索了合金薄板疲劳特性、裂纹扩展及相应的微观机理。得到了以下重要结论: （1）在室温R=0.1条件下,2524合金的疲劳性能优于2024合金疲劳性能,2524和2024合金板材在10～7次下循环的疲劳强度分别是180MPa和150MPa左右,降低合金中Fe、Si杂质的含量使2524合金的疲劳强度提高了近30MPa,有利于改善合金的抗疲劳性能; （2）添加微量Zr能提高合金的疲劳强度,2524-Zr和2524合金板材在10～7次下循环的疲劳强度分别是185MPa和180MPa左右,合金的疲劳强度提高了5MPa左右; （3）添加微量Sc、Zr能提高合金的疲劳强度,2524-Sc-Zr和2524合金板材在10～7次下循环的疲劳强度分别是190MPa和180MPa左右,合金的疲劳强度提高了10MPa左右,提高的幅度比单独添加微量Zr的合金大; （4）2024和2524合金中Fe和Si的主要存在形式有两种,一种是比较粗大的Al7Cu2Fe杂质相,另一种杂质相是含Fe、Mn、Si的铝化物,2024合金中的夹杂相较多而且还有团聚的倾向。 （5）2024合金轴向疲劳断口上疲劳裂纹扩展区内疲劳条纹间距比2524合金的疲劳裂纹明显宽,2024合金板材疲劳断口上裂纹源附近容易发现杂质相,这种杂质相性脆,杂质相处容易萌生裂纹,降低了合金的疲劳强度。 （6）细小的晶粒组织、大量细小Al3（Sc,Zr）粒子、高密度的位错和晶界、位错运动的高摩擦阻力可有效阻止微裂纹的形核和扩展,它们是2524-Sc-Zr合金疲劳强度和疲劳寿命提高的主要原因。