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Al-Si-Cu-Nd铸造铝合金的微观组织及疲劳性能

作　者: 王迪
导　师: 陈立佳；马春艳
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: Al-Si-Cu-(Nd)合金微观组织低周疲劳断裂行为
分类号: TG136.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

铸造铝合金以其优异的性能得到了广泛的应用。对于Al-Si-Cu系合金,兼有Al-Si系合金铸造性能好和Al-Cu系合金力学性能高的优点,已受到广泛的关注。目前,人们对于铸造铝合金疲劳行为的研究还仅限于规律性的认识,而在稀土元素以及热处理对铸造铝合金低周疲劳行为的具体影响和微观作用机理方面尚缺乏系统的理解。显然,系统地研究Al-Si-Cu系铸造铝合金的微观组织与疲劳行为不仅可为开发新型铸造铝合金提供参考,而且可为铸造铝合金结构件的安全设计和合理使用提供可靠的理论依据。为此,本文以Al-Si-Cu合金为基础,选择稀土元素Nd作为微合金化元素,研究了稀土元素Nd和固溶+时效处理对金属型铸造Al-Si-Cu系合金的微观组织以及室温低周疲劳行为的影响。微观组织观察与分析结果表明,对于金属型铸造态Al-7%Si-3.5%Cu合金,稀土元素Nd的添加可以有效地细化合金的组织,此外,经过固溶+时效处理后,金属型铸造Al-7%Si-3.5%Cu-x%Nd合金的组织可以得到进一步细化,而且共晶Si相发生圆整化。低周疲劳实验结果表明,在总应变控制的疲劳加载条件下,铸态和固溶+时效态金属型铸造Al-7%Si-3.5%Cu-x%Nd合金在疲劳变形期间可发生循环应变硬化和呈现稳定的循环应力响应行为,主要取决于外加应变幅高低以及热处理状态;此外,对于铸态和与固溶+时效态金属型铸造Al-7%Si-3.5%Cu-x%Nd合金,其塑性应变幅、弹性应变幅与断裂时的载荷反向周次之间分别服从Coffin-Manson和Basquin公式。疲劳断口形貌观察与分析结果表明,在总应变控制的低周疲劳加载条件下,铸态和与固溶+时效态金属型铸造Al-7%Si-3.5%Cu-x%Nd合金中的疲劳裂纹均是以穿晶方式萌生于疲劳试样表面,并以穿晶方式扩展。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-21
  1.1 铝合金概述  10-12
  1.2 稀土铝合金  12-16
  1.3 铝合金的热处理  16-17
  1.4 铝合金的疲劳  17-19
  1.5 本课题提出的意义  19-21
第二章实验材料、设备及方法  21-24
  2.1 实验材料  21
  2.2 实验设备  21-22
  2.3 实验方法  22-24
    2.3.1 铝合金的熔炼与浇铸  22
    2.3.2 铝合金的热处理  22
    2.3.3 微观组织观察  22
    2.3.4 低周疲劳实验  22-23
    2.3.5 疲劳断口形貌观察  23-24
第三章实验结果分析及讨论  24-59
  3.1 合金的微观组织  24-26
  3.2 合金的低周疲劳行为  26-51
    3.2.1 循环应力响应行为  26-40
    3.2.2 低周疲劳寿命行为  40-48
    3.2.3 循环应力-应变行为  48-51
  3.3 合金的疲劳断裂行为  51-55
  3.4 讨论  55-59
    3.4.1 稀土元素Nd 对合金组织的影响  55
    3.4.2 循环应力响应行为  55-56
    3.4.3 疲劳寿命行为  56-57
    3.4.4 疲劳断裂行为  57-59
第四章结论  59-60
参考文献  60-63
在学研究成果  63-64
致谢  64

Al-Si-Cu-Nd铸造铝合金的微观组织及疲劳性能

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