铝合金_铝合金厂
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目录绪论................................................................................................................-11.1.1 国外铝合金的发展现状.......................................................-11.2 1.3 2 研究意义........................................................................................-2
铝合金的微观组织结构与疲劳性能的研究..........................................-42.1.1 铝合金基本概念.....................................................................-42.2 疲劳行为..........................................................................................-52.2.2 疲劳断裂行为...............................................................................-6致谢.................................................................................................................绪论
1.1 研究背景
1.1.1 国外铝合金的发展现状
20世纪初至20世纪40年代，研究人员发现Al-Zn-Mg合金经淬火时效热处理形成具有显著沉淀硬化作用的球状时效析出相。随后，在Al-Zn-Mg合金中添加Cu元素提高合金耐腐蚀性能，并加入微量元素形成弥散相而抑制再结晶，开发了7075-T6合金。7075-T6合金满足了降低飞机结构重量以提高承载重能力和航程为目标的静强度设计需求，形成了第一代高强度铝合金。
在此基础上相继开发出了7178-T6合金、7079-T6合金，但7079-T6合金存在严重应力腐蚀开裂等缺陷，为了解决该问题提出了双级过时效热处理技术，通过优化过时效工艺研制成功的合金材料，解决了7079-T6合金在短横向存在应力腐蚀幵裂倾向的问题，随着已有合金问题的发现及不断改进，在20世纪年代初期，成功的研制出高强高断裂韧性7475合金，并且应用在F16和C-58飞机上。
至此，经过半个多世纪的发展，超高强招合金综合性能显著提高，开发的系列超高强招合金广泛应用于航空航天领域。为了进一步满足航空航天对超高强铝合金材料提出新的更高的要求，超高强铝合金的研究从单一需求转变为满足某些 特殊需求发展。为了降低飞机的重量和提高承载能力，需要发展新型超强银合金及其热处理工艺，进一步提高超强高窃耐烛银合金的综合性能。通过开发新的时效制度，形成了具代表性的7449-T7651,7449-T7951状态的材料，应用于A380上翼壁板。
1.1.2国内铝合金发展现状
国内超高强铝合金的研究开发起步较晚。我国航空工业和其他国防工业大量应用的高强度铝合金主要仍为类似于B95和7075合金的LC4及LC9;对7050等高强度铝合金进行研究,大多仍着眼于提高合金的韧性及抗腐蚀性能,而它们的强度则大多仍维持在7075-T6的水平上,甚至还有不同程度的降低。为了进一步提高合金强度,充分发挥高强度合金的减重潜力, 20世纪80年代初,东北轻合金有限责任公司和北京航空材料研究所开始研制Al-Zn-Mg-Cu系高强高韧铝合金。目前在普通7xxx系铝合金的生产和应用方面已进入到实用化阶段,合金主要包括7075, 7175等,其产品用于各种航空航天器的结构件。20世纪90年代中期,调控制组织和性能三个方面出发，开发适应大型构件的新的合金成分、降低成形过程中载荷、提高金属流动充填和抑制成形缺陷，精确调控锻件的基体再结晶和时效析出相，实现锻件的形性一体化。
为此有必要研究从超高强铝合金的微观组织结构出发，来探讨其对超高强铝合金的性能的影响。
1.3 本文研究内容
本文在查阅大量有关文献的基础上，结合田老师上课所讲授的内容，本文主要从以下几个方面进行探讨：
（1）铝合金相关和热处理机制的介绍
超高强度铝合金是以Al-Zn-Mg-Cu系为主的可热处理强化的铝合金。它具有高的强度和硬度，以及良好的热加工性、优良的焊接性能、较好的耐腐蚀性能和较高的韧性等优点。宜做承受较大的结构材料,广泛应用于航空航天领域。
本文会首先介绍不同的热处理机制，探讨不同热处理机制对其使用性能的影响，从而指导工业生产。
（2）不同微观组织结构对疲劳性能的影响
本文主要探讨不同的微观组织对疲劳性能的影响，例如第二相晶粒、晶粒取向、时效强化对组织性能的研究，为以后生产实践做出指导。
善合金的塑性。其工艺是：将铝合金铸件加热到280~300C，保温2~3h，随炉冷却到室温，固溶体慢慢发生分解，析出的第二相质点聚集，从而消除铸件的内应力，从而达到稳定尺寸、提高塑性、减少变形、挠曲的目的。热处理代号为T2。
（2）固溶处理：淬火是把铝合金铸件加热到较高的温度（一般接近于共晶的熔点，多在500°C 以上，保温2h 以上，使合金内的可溶相充分溶解。然后，急速将合金铸件淬入到60~100°C 的水中，使铸件急冷，使强化组元在合金中得到最大限度的溶解并固定保存到室温，这种过程叫做淬火，也叫固溶处理或冷处理。
(3)时效:又被称作低温回火，是指把经过淬火的铝合金铸件重新放到热处理炉中在某个温度下进行加热，保温一定时间后，从炉中取出铸件，使其在室温下进行空冷，使得铸件中的过饱和的固溶体分解，基体组织更加稳定的工艺过程。在时效处理的过程中，随着时间的延长和温度的不断上升，合金中经过过饱和固溶体点阵内原子可以重新组合生成溶质原子富集区，即G.P I区，当G.P.I区消失时，第二相原子会按照一定的规律偏聚并生成G.P.II区，之后生成亚稳定相转变为稳定相、第二相质点聚集几个阶段。时效处理分为自然时效和人工时效两大类。自然时效是指时效强化在室温行的时效。人工时效又分为不完全人工时效、完全人工时效和过时效3种类型。
(4)循环处理:把铝合金铸件冷却到零下某个温度并保温一定时间，再把铸件加热到50度以下，使合金中的固溶体点阵反复收缩和膨胀，并使各相的晶粒发生少量位移，以使这些固溶体结晶点阵内的原子偏聚区和金属间化合物的质点处于更加稳定的状态，以达到提高产品零件尺寸、体积更稳定的目的。这种反复加热冷却的热处理工艺叫循环处理。这种处理适合使用在要求很精密、尺寸很稳定的零件(如检测仪器上的一些零件)。一般铸件均不作此种处理。
2.2 疲劳行为
所谓疲劳是指材料在交变载荷和应变的长期作用下由于累积损伤而引起的断裂现象。按照断裂寿命的大小和载荷高低的不同，疲劳可分为高周疲劳和低周疲劳两种类型。
2.2.1 疲劳寿命行为
低周疲劳加载条件下，合金的微观组织能够对其疲劳寿命产生一定程度的影响，这是由于合金的微观组织能够影响疲劳裂纹的萌生及扩展过程所致。对于
移将产生细小的滑移带，滑移带的数量也会随着疲劳变形的进行而不断增多，最终会在材料表面上形成挤入沟和挤出脊，进而萌生疲劳裂纹。
疲劳裂纹形成后，首先裂纹沿着主滑移方向扩展，此时裂纹扩展速率很低，其后裂纹扩展将逐渐转向垂直于拉应力方向进行。在室温及无腐蚀条件下，疲劳裂纹将会以穿晶方式扩展。
参考文献
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