本文關鍵詞：形變及時效強化對2198鋁鋰合金損傷容限的影響研究

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【摘要】：2198鋁鋰合金作為優(yōu)異的輕質高強材料被越來越多地應用于航空航天領域。為實現(xiàn)2198鋁鋰合金在T3態(tài)下成形,并通過時效強化提高其損傷容限,本文對2198-T3態(tài)鋁鋰合金充液拉深成形及人工時效強化工藝進行了系統(tǒng)研究;采用單向拉伸試驗和撕裂試驗測了2198鋁鋰合金的常規(guī)力學性能及斷裂韌性;采用高周疲勞壽命及疲勞裂紋擴展速率評價其疲勞性能;采用透射電鏡(TEM)分析了其顯微組織。首先,通過對2198-T3態(tài)鋁鋰合金的成形性能及拉深成形工藝研究發(fā)現(xiàn),該合金在不同方向上應變硬化指數(shù)n值一致,但塑性應變比r值差異較大,合金各向異性明顯;合金變形抗力曲線采用冪函數(shù)本構方程σ=σy+Kεn進行描述時,可準確預測材料塑性變形行為;充液拉深成形過程中液室溢流壓力、壓邊間隙、預脹壓力大小對零件成形質量具有較大影響,采用數(shù)值模擬獲得最佳充液拉深成形工藝參數(shù)為預脹壓力2MPa,液室溢流壓力25MPa,壓邊間隙1.05倍板料厚度。數(shù)值模擬結果與成形試驗結果具有較好的吻合性,從而通過數(shù)值模擬可準確預測成形零件的變形量。其次,探索了時效溫度與時間對2198鋁鋰合金組織和性能的影響。研究結果表明,在所研究的時效溫度(125℃~185℃)范圍內,隨著時效溫度的升高,合金抗拉強度和屈服強度顯著提高,并且時效響應速度明顯加快;時效時間對合金時效早期(2h~20h)的強度及塑性影響較大,但在時效后期(20h~50h)其影響較小。采用155℃,20h的人工時效工藝,可獲得最佳的強度與塑韌性匹配。最后,以獲得的成形零件最大變形量5%為依據(jù),對2198鋁鋰合金開展不同程度的預拉伸變形后人工時效。結果表明,預變形及人工時效對合金強化效果顯著,在所研究的預變形量(1%~5%)范圍內,基體內位錯密度隨著合金預變形量的增加而增加,從而促進T1相的彌散析出,強度隨之提高;而過大的預變形量造成基體內位錯纏結,表面及內部微裂紋增加,導致合金塑韌性下降,疲勞壽命降低,疲勞裂紋擴展加快;當不同預變形量合金時效后處于近峰值時效狀態(tài)時,預變形量的增加提高了T1相在基體內分布均勻性,抑制了PFZ的形成及寬化,其韌性得到顯著改善�？傮w而言,2198鋁鋰合金經3%預變形后在155℃時效15h能夠獲得強度、塑韌性及疲勞性能的最佳匹配,其損傷容限優(yōu)異。
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG166.3;TG146.21

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本文編號：1153957