<dd id="rkpvo"><track id="rkpvo"></track></dd>

  • <th id="rkpvo"></th>

  • <tbody id="rkpvo"><pre id="rkpvo"></pre></tbody>
    <th id="rkpvo"></th><rp id="rkpvo"></rp>

    <dd id="rkpvo"><pre id="rkpvo"></pre></dd>
    常州精密鋼管博客網

    一種簡單的新方法!大幅提升鋁合金疲勞性能,Nature子刊

    編輯推薦:本文提出了新的改善鋁合金疲勞壽命的方法,可大幅提高析出強化鋁合金的高周疲勞性能,疲勞壽命增加了一個數量級甚至更多,且疲勞強度增加到抗拉強度的1/2(與鋼基本持平)。該方法可以應用于其他含無析出帶的析出強化合金疲勞性能提高。


    鋁(Al)合金是當今僅次于鋼的第二廣泛應用工程合金。與鋼相比,其密度是鋼的1/3,并且具有非磁性、優異的耐腐蝕性等。析出強化鋁合金也可以加工成相對堅硬的材料,因此其特殊的機械性能(比強度高)在輕量化應用中占有重要地位,在飛機、火車、汽車等運輸業中的應用越來越廣泛。運輸結構需承受交變力,并且材料承受的應力本質上是周期性的,所以材料的抗疲勞性是至關重要的。高強度鋁合金的疲勞性能較差,疲勞強度約為其抗拉強度的1/3,這是鋁合金致命弱點之一,大大限制了鋁合金的應用范圍。盡管材料科學家努力調控鋁合金的微觀結構使其更加堅硬,但疲勞強度的提高遠不及鋼。

     

    澳大利亞莫納什大學的研究人員提出一種替代性的概念方法,可大幅提高析出強化鋁合金的高周疲勞(HCF)性能,鋁合金的疲勞壽命增加了一個數量級甚至更多,且疲勞強度增加到抗拉強度的1/2(與鋼基本持平)。相關論文以題為“Training high-strength aluminum alloys to with stand fatigue”發表在Nature Communications。


    論文鏈接:

    https://www.nature.com/articles/s41467-020-19071-7


    本研究使用的是凱撒鋁業生產的商用鋁合金AA2024、AA6061和AA7075合金。合金有棒狀和板狀,棒材用于拉伸和疲勞試驗,板材用于疲勞裂紋擴展(FCG)試驗。合金在鹽浴中固溶處理空冷以模仿工業冷卻過程,在油浴中時效,部分進行欠時效(UA),另一部分進行峰時效處理(PA),時效后合金保存在-35℃冰箱中,盡量減少自然時效。

     

    研究發現UA態的合金屈服強度和抗拉強度均小于PA態,但是具有更高的疲勞壽命。析出強化鋁合金的關鍵特征是在靠近晶界處存在無析出帶(PFZ),雖然UA和PA析出強化鋁合金均包含PFZ,但在高周疲勞載荷下其行為不同。UA態下PFZ中含有溶質,在早期疲勞過程中,微塑性位于軟的PFZ中,但位錯運動會產生空位,從而促進動態析出并增強PFZ,動態析出相尺寸為1nm量級;在循環過程中,PA樣品的PFZ也具有一定的可塑性,但是由于它們都是空位且溶質已被耗盡,位錯運動產生的空位沒有溶質來促進動態析出,因此沒有得到強化。

     

    表1 鋁合金成分及熱處理工藝


    圖1 三種鋁合金的疲勞強度與抗拉強度

     

    可以看出,本文是提出了提高鋁合金疲勞性能的一種方法,應用一種特定的循環訓練方案,通過動態析出來修復PFZ,以減小晶粒內部與PFZ之間的強度差。在0.2Hz時進行完全反向循環(R=-1)訓練,AA2024進行450個循環;AA6061進行700個循環;AA7075進行450個循環。訓練后AA2024合金的疲勞壽命提高了一個數量級;與PA狀態相比,受過訓練的AA7050的壽命提高了25倍,疲勞強度接近抗拉強度的1/2;AA6061改善較少。


    圖2 欠時效(UA),峰時效(PA)和訓練后的合金的高循環疲勞(HCF)SN曲線和PFZ


    圖3 具有明顯的PFZ AA2024,AA7050和AA6061合金的表面演變


    圖4 HCF變形后PFZ的微觀結構的LAADF-STEM圖


    圖5 UA態合金的循環訓練和循環訓練過程中的顯微組織演變

     

    綜上,本文提出了新的改善鋁合金疲勞壽命的方法,該方法包含了靜態和動態載荷之間的差異,并利用與疲勞初始循環相關的機械能來設計微觀結構,以抵抗塑性局部化,同時顯著增加疲勞裂紋的萌生時間。該方法可以應用于其他含PFZ的析出硬化合金的疲勞性能提高。

    (文:破風)

    本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。

    技術相關文章,推薦閱讀:

    金屬材料的疲勞

    影響金屬材料疲勞強度的八大因素

    圖片加載中...
    ? 請關注 微信公眾號: steeltuber.
     轉載請保留鏈接: http://www.slidellrealestateagent.com/Steel-Knowledge/1606098565.html
    (本平臺"常州精密鋼管博客網"的部分圖文來自網絡轉載,轉載目的在于傳遞更多技術信息。我們尊重原創,版權歸原作者所有,若未能找到作者和出處望請諒解,敬請聯系主編微信號:steel_tube,進行刪除或付稿費,多謝!)
    搜索本站鋼鐵技術
    ★↓在此搜索查找鋼鐵材料知識↓★↘

    互聯網 www.slidellrealestateagent.com


    鋼鐵行業熱點文章推薦

    常州精密鋼管博客網主辦單位:
    常州仁成金屬制品有限公司 是 專業的 精密鋼管 生產廠家,汽車鋼管,電機殼鋼管 生產單位。


    常州精密鋼管博客網推薦您訪問:

    常州精密鋼管博客網
    (常州仁成金屬鋼管制品生產廠家博客網站)
    www.slidellrealestateagent.com?2006-2021
    蘇ICP備08003692號

    【關于本站】【提問】網站地圖【搜索】【知識星球】電腦端

    小污女小欲女精品导航
    <dd id="rkpvo"><track id="rkpvo"></track></dd>

  • <th id="rkpvo"></th>

  • <tbody id="rkpvo"><pre id="rkpvo"></pre></tbody>
    <th id="rkpvo"></th><rp id="rkpvo"></rp>

    <dd id="rkpvo"><pre id="rkpvo"></pre></dd>