2024-T62铝合金薄板长裂纹腐蚀扩展研究

摘要激光喷丸强化技术是一种有效的金属疲劳解决方案，是具有很多优越性的全新的金属表面强化技术。

与常规喷丸类似，也是通过在金属表面引入残余压应力而增强金属零件的抗疲劳性能。

不同的是，激光喷丸是利用高能脉冲激光在零件表面诱导产生冲击波，冲击波作用于金属表面产生机械“冷作”作用产生塑性变形引入残余压应力，而残余压应力增强了零件材料对表面相关破坏的抵抗能力。

本文对304不锈钢试样分别进行激光喷丸与机械喷丸处理，对处理结果分析表明通过激光喷丸处理，表层晶粒得到了细化，但没有产生明显的马氏体相变，随着喷丸能量密度增大，应力腐蚀敏感性减小；而通过机械喷丸处理的试样，晶粒细化的同时诱发了明显的马氏体相变，随着喷丸压力升高，应力腐蚀敏感性呈现先减小后增大的变化趋势。

关键词：激光喷丸强化技术，机械喷丸技术，马氏体相变，应力腐蚀目录1绪论 (3)1.1激光喷丸强化技术的研究背景 (3)1.2激光喷丸强化技术的研究现状 (4)2 传统喷丸强化技术 (6)2.1机械喷丸强化技术 (6)2.2超声喷丸强化技术 (7)3激光喷丸强化技术 (8)3.1激光强化技术技术原理 (8)3.2激光强化技术实验研究 (9)3.3激光强化技术实验结论 (11)4激光喷丸强化技术适用范围 (12)参考文献 (13)1绪论1.1激光喷丸强化技术的研究背景在实际的工程应用中，尤其是在机械工程和航空航天等领域应用的机械产品和装备中，其关键零部件通常受到热、力等交变载荷的作用，常常发生磨损、断裂和疲劳破坏，导致产品在有效寿命期内过早报废。

疲劳破坏作为一个逐渐发展的过程，通常包括裂纹形成、裂纹稳定扩展和裂纹失稳扩展三个阶段。

完整的疲劳过程分析，既要研究裂纹的萌生，也要研究裂纹的扩展，但对于某些在制造或使用过程中已不可避免地引入了裂纹或类裂纹缺陷的构件，则主要考虑如何采用延寿工艺控制其裂纹扩展，提高疲劳寿命。

为有效提高结构件的抗疲劳失效的能力，目前国内外学者主要开展了两个方面的工作：一方面，致力于提升零部件表面性能的先进制造方法研究，如热处理、深冷处理、电磁热处理、复合材料胶补、激光改性等方法已逐渐应用于零件表面改性和延寿；另一方面，针对疲劳裂纹断裂机制和寿命预测模型开展了探索研究，目标是建立科学的设计理念和安全准则。

疲劳裂纹扩展的健康监测技术研究进展（二）引言概述：疲劳裂纹扩展是金属材料在长期受力作用下产生的一种破坏形式，对工程结构的安全性和可靠性具有重要影响。

因此，开展疲劳裂纹扩展的健康监测技术研究，对于提高工程结构的安全性和可维护性具有重要意义。

本文着重探讨疲劳裂纹扩展的健康监测技术研究进展，并从以下五个大点进行阐述。

一、无损检测技术在疲劳裂纹监测中的应用1. 超声波检测技术2. 磁控传感器技术3. 红外热成像技术4. 振动传感器技术5. X射线检测技术二、微小裂纹监测技术的研究进展1. 微小裂纹检测的难点与要求2. 光纤光栅传感器监测技术3. 微纳传感器监测技术4. 萤石磷光体监测技术5. 声发射技术在微小裂纹监测中的应用三、结构健康监测技术在疲劳裂纹扩展中的应用1. 动态应变测试技术2. 激光干涉技术3. 无线传感器网络技术4. 智能监测系统技术5. 基于云计算的健康监测技术四、机器学习在疲劳裂纹监测中的应用1. 数据采集与处理2. 特征提取和选择3. 分类算法与模型训练4. 监督学习和无监督学习方法5. 集成学习与深度学习技术五、新兴技术在疲劳裂纹健康监测中的前景和挑战1. 纳米技术在疲劳裂纹监测中的应用2. 多尺度监测技术的研究前景3. 多模态监测技术的发展趋势4. 生物启发式监测技术的潜力5. 疲劳裂纹健康监测中的可持续性及环保问题总结：疲劳裂纹扩展的健康监测技术研究正在不断取得突破，无损检测技术、微小裂纹监测技术、结构健康监测技术、机器学习技术和新兴技术的应用为疲劳裂纹的及时发现和有效监控提供了更先进的手段和方法。

然而，仍然存在一些挑战，如数据处理和算法优化等。

未来的研究重点应放在新兴技术的应用和发展趋势上，以提高疲劳裂纹健康监测的准确性、可靠性和可持续性。

大厚度铝合金板疲劳裂纹扩展特性研究现状及关键问题探讨伍黎明;何宇廷;张腾
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2024(48)2
【摘要】试样厚度增加引发的裂纹扩展“马鞍效应”是厚度与三维裂纹端部应力应变场内在联系的表象反映,在未得出这种内在联系机理与规律的情况下,基于传统模型对大型机械设备中的厚板及变厚度板进行损伤容限评定必然存在很大的风险。

以大厚度铝合金板为研究对象,从三维裂纹端部应力应变场与裂纹扩展形貌之间的关系、疲劳裂纹扩展的厚度效应、腐蚀与疲劳共同作用下裂纹扩展机理与模型等三个方面,对裂纹扩展相关问题的研究现状进行了总结分析,对大厚度铝合金板疲劳裂纹扩展特性研究的关键问题进行了探讨。

【总页数】7页(P1-7)
【作者】伍黎明;何宇廷;张腾
【作者单位】空军工程大学航空工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V216.3
【相关文献】
1.不同厚度2A12-T4铝合金板的疲劳裂纹扩展形貌
2.LY12CZ、LC4CS铝合金板材疲劳裂纹扩展特性研究
3.多处损伤LY12 CZ铝合金加筋板疲劳裂纹扩展研究
4.A357-T6铸造铝合金疲劳裂纹扩展特性研究
5.3．5％NaCl溶液和取向对7050－T7451铝合金疲劳裂纹扩展特性影响的试验研究
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《SiC_p增强2024铝基复合材料薄板的制备、显微组织与力学性能研究》篇一一、引言随着科技的发展，铝基复合材料以其轻质、高强度、优异的加工性能和良好的抗腐蚀性等特性，在航空、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。

近年来，SiC_p（硅碳复合材料）增强铝基复合材料因其出色的力学性能和物理性能，成为了研究的热点。

本文将重点研究SiC_p增强2024铝基复合材料薄板的制备工艺、显微组织及力学性能，为该类型材料的进一步应用提供理论支持。

二、材料制备1. 材料选择本文选择2024铝合金作为基体材料，SiC_p作为增强材料。

SiC_p具有高强度、高硬度、热稳定性好等优点，能够显著提高铝基复合材料的力学性能。

2. 制备工艺采用搅拌铸造法结合热压工艺制备SiC_p增强2024铝基复合材料薄板。

首先，将SiC_p颗粒与2024铝合金熔液进行搅拌铸造，使颗粒均匀分布在熔液中。

然后，将熔液进行热压处理，使颗粒与基体紧密结合，形成复合材料薄板。

三、显微组织研究1. 显微组织观察采用光学显微镜和扫描电子显微镜对复合材料薄板的显微组织进行观察。

结果表明，SiC_p颗粒在铝基体中分布均匀，颗粒与基体之间结合紧密，无明显缺陷。

2. 物相分析通过X射线衍射技术对复合材料薄板进行物相分析。

结果表明，复合材料主要由α-Al基体和SiC_p增强相组成，无其他杂质相。

四、力学性能研究1. 硬度测试对复合材料薄板进行硬度测试，结果显示其硬度较未增强的2024铝合金有了显著提高。

这主要是由于SiC_p的高硬度特性及其与基体的良好结合。

2. 拉伸性能测试对复合材料薄板进行拉伸性能测试，结果显示其抗拉强度、屈服强度和延伸率均有所提高。

这表明SiC_p的加入不仅提高了材料的硬度，还改善了材料的塑性和韧性。

3. 疲劳性能测试对复合材料薄板进行疲劳性能测试，结果显示其具有较好的抗疲劳性能，能够承受多次循环加载而不发生明显损伤。

这归因于SiC_p的加入提高了材料的耐磨性和抗裂纹扩展能力。

2024铝合金零件T62热处理工艺及组织性能研究作者：赵钊冯朝辉来源：《有色金属材料与工程》2016年第06期摘要：2024-O铝型材成形后，需要进行热处理才能达到最终的T62状态.合适的热处理工艺参数会得到性能较理想的最终型材，但是热处理工艺的最佳参数对热处理的工艺控制要求很高，因此很难确定.首先经由2024-O铝型材热处理工艺试验，系统地研究了固溶处理制度、淬火和人工时效制度等工艺因素对合金显微组织和力学性能的影响.其次，采用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD），在微观上研究不同制度下，型材微结构的变化与增强相的析出.最后确定了实验室条件下2024-O状态铝型材T62热处理的最佳工艺参数，即（490～505）℃×（20～40）min+（185～195）℃×（8～14）h.在该制度下，型材合金具备较优的综合性能.关键词：2024型材料； T62热处理工艺；显微组织；力学性能中图分类号： TS 912+.3-文献标志码： AStudy on Microstructure and Properties of 2024 AluminumParts by T62 Heat TreatmentZHAO Zhao1， FENG Zhaohui2（1.College of Engineering and Applied Sciences， Nanjing University， Nanjing 210023，China；2.Beijing Institute of Aeronautical Materials， Beijing 100095， China）Abstract：In order to get relatively ideal property of T62 state on 2024-O aluminum alloy，it needs to be heat treatment with appropriate parameters after molded.It is not easy to get the optimal parameters from the heat treatment which is still very challenge as it require highly control.In this study，2024-O aluminum alloy was systematically studied on microstructure and mechanical properties under variousprocessing，such as solution temperature，holding time，quenching，and artificial aging system.The microstructure has been changed and the precipitate phase has been enhanced where observed by using TEM and XED.Finally，the alloy with better comprehensive performance was obtained by the confirmed parameters of （490-505）℃/（20-40）min+（185-195）℃/（8-14）h，which is the most suitable parameter for 2024-O aluminum alloy with T62 state inlaboratory condition.Keywords：2024-O aluminum alloy； T62 heat treatment； microstructure； mechanical property2024铝合金广泛应用于航空、航天、雷达等高科技产品的制造[1-4]，而且目前在科研领域，2024铝合金材料的组织、第二相析出、性能的热处理形成规律的研究也取得了较多的成果[5-7].在工业生产领域中，形状复杂的2024铝合金航空零件一般会采用O状态材料，之后热处理至T62状态[2].研究使用何种热处理制度可得到最佳综合性能的铝合金型材，一直是工程技术领域的研究重点[8-9].2024-T62铝合金零件的热处理方式，主要由固溶淬火与人工强制时效两个步骤组成，这两个步骤涉及大量影响第二相析出的因素[10-14]，从而导致了性能的变化[15-16]，因而2024-T62铝合金零件热处理的第二相析出及性能会随着这些因素的变化而有规律地改变.研究2024-T62零件热处理工艺参数对第二相析出及性能形成规律对航空复杂零件的生产具有非常重要的指导意义.因此，本文研究了2024铝合金O状态型材T62热处理工艺关键参数对材料性能及第二相析出的规律.1 试验材料及方法试验选用飞机窗框用2.0 mm规格O状态2024铝合金型材，研究不同固溶温度对零件性能的影响，确定较优的固溶温度.首先通过研究不同固溶时间对2024铝合金试样拉伸性能的影响，确定较优的固溶处理制度，研究人工强制时效工艺对零件性能及第二相析出的影响，确定2024铝合金试样的T62时效制度.采用透射电子显微镜（TEM）和X射线衍射仪（XRD）研究析出的第二相.1.1 固溶处理对型材性能的影响2024铝合金为可热处理强化铝合金，固溶处理对力学性能的影响很大[17].所以，试验首先研究不同固溶制度下型材拉伸性能的变化.试验采用规格为2.0 mm的O状态型材，合金型材热差分析确定2024铝型材的过烧点低于508 ℃.因此，试验选取固溶制度为480，485，490，495，500，503和505 ℃，分别固溶35 min.根据试验结果，选用495 ℃为固溶温度，保温时间为20～50 min，每隔5 min取1个时间点，对试样进行拉伸测试，研究固溶时间对型材力学性能的影响.1.2 时效制度对型材组织及性能的影响设定固溶制度为495 ℃×35 min，选用室温水为淬火介质，选择不同时效温度和时效时间进行试验，研究不同时效制度下型材组织和性能的变化.具体时效参数为：175，785，190，195和200 ℃分别时效6，7，8，9，10，11，12，13和14 h.随后，将190 ℃×9 h，190 ℃×16 h和200 ℃×9 h时效的试验合金进行TEM观察和XRD分析.2 结果与分析2.1 固溶处理对试验合金性能的影响根据固溶处理的方案，测定每个试样的结果，绘制曲线，如图1所示.从图1中可以看出，固溶温度在480～490 ℃时，试验合金的室温力学性能不稳定；而在490～505 ℃时，试验合金的室温力学性能趋于稳定.在490～505 ℃时，强度随温度升高稳步提高，伸长率（δ10）没有明显波动.因此在490～505 ℃固溶，可以满足试验合金的室温力学性能要求.图2为固溶时间对试验合金力学性能的影响.从图2中可以看出，试验合金的强度和伸长率在保温20～40 min时，性能稳定，保持着较好的强韧匹配.当固溶时间>40 min时，试验合金的力学性能随保温时间的延长而波动较大.试验合金的室温拉伸强度随固溶时间的变化而变化，并且围绕固定值波动，而20～40 min内的屈服强度、抗拉强度和伸长率变化不大，与总体平均值相近.因此，固溶时间为20～40 min，可满足试验合金的室温力学性能的要求.综上所述，2024铝合金型材较优的固溶制度为（490～505）℃×（20～40） min.2.2 时效制度对试验合金组织性能影响2.2.1 室温拉伸性能2024铝合金型材经过不同时效处理后的屈服强度如图3所示.当时效温度为175 ℃，时效6～16 h后，试验合金的屈服强度均处于较低的水平.当时效时间为16 h时，屈服强度为360 MPa，略高于标准的规定.当时效温度为185 ℃时，时效后的屈服强度均高于标准规定的345 MPa.随着时效时间的延长，屈服强度不断提高.时效时间为14 h时，达到最高393 MPa，随后屈服强度逐渐降低.当时效温度为190 ℃时，在整个时效过程中，材料的屈服强度均保持在较高的水平，为379～403 MPa，比退火态提高300 MPa左右.当时效10～12 h时，屈服强度达到最高，约为403 MPa.随时效时间的延长，试验合金的过时效响应较慢，时效16 h后，屈服强度仍可达到380 MPa左右.当时效温度为195 ℃时，时效仅6 h，屈服强度即达到400 MPa左右.随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低.时效14 h后，过时效响应加快，屈服强度显著降低.当时效温度提高到200 ℃时，随时效时间的增加，材料的屈服强度逐渐降低，而且降低的速度较快.当时效10 h时，屈服强度为337 MPa，不满足标准要求.2024铝合金型材不同时效处理后的伸长率如图4所示.当时效温度为175～200 ℃、时效时间为6～16 h时，试验合金的伸长率随时效时间的弛豫均呈降低趋势.时效温度升高后，降低的速度放缓.不同制度下的伸长率均与标准要求相符.比较之下，175 ℃时效，试验合金的伸长率略高，韧性较好.综上所述，时效温度为190 ℃、时效时间为8～14 h时，试验合金具有较好的力学性能，工艺参数范围较宽.考虑到试验合金时效后的强度，以及强韧的匹配程度和工业化生产的工艺控制，2024铝合金型材较优的T62热处理制度为（185～195）℃×（8～14） h.2.2.2 组织TEM观察及分析试验合金经190 ℃×9 h、190 ℃×16 h和200 ℃×9 h时效后的TEM明场像见图5. 特征析出相的电子衍射花样见图6.由图5可以看出，试验合金经过不同温度和时间时效后，析出相的大小、形状及分布有明显的差别.当时效制度为190 ℃×9 h时，析出相以长棒状为主，也有少量较粗的短棒状和片状析出相弥散分布，如图5（a）所示.时效时间延长至16 h，棒状析出相数量减少、粗化，细长薄片状析出相数量增加，并沿同一方向分布，如图5（b）所示.当时效温度升高到200 ℃时，棒状析出相明显减少、粗化；细长薄片状析出相增多，长度增加，粗化，沿3个方向互成60 °析出，交错分布，如图5（c）所示.由电子衍射花样分析表明，长棒状析出相为Al2CuMg，即S（或S ′ ）相，如图6（a）所示.S（或S ′ ）相为正交结构，空间群Cmcm，点阵参数a=0.4 nm，b=0.923 nm，c=0.714 nm.S 相和S ′ 相的晶体结构、点阵参数以及位向关系均完全一致，只在某个方向上的错配有所不同，因而通常无法区分.较粗的短棒状析出相为Al7Cu2Fe相，如图6（b）所示.Al7Cu2Fe相属于四方结构，空间群为P4/mnc，点阵参数a=0.633 6 nm，c=1.487 0 nm.在图6（a）中，除了Al的[122]衍射谱和Al2CuMg的[011]衍射谱外，还可找出另一套很弱的电子衍射花样，从拉长的斑点及其拉长方向来看，来自细长薄片状析出相.2.2.3 试验合金的XRD分析试验合金的XRD图谱如图7所示.两个试样中均含有Al基体、Al2CuMg和Al7Cu2Fe相.经过高温时效后，在200 ℃×9 h时效的试样中发现了Al2Cu的衍射峰，见图7（b），表明在TEM分析中未能标定出的细长薄片状析出相可能是Al2Cu相，即θ（或θ ′ ）相.在高温时效后，Al2Cu相增多，使得在XRD图谱中出现其衍射峰，这与图5中200 ℃×9 h时效制度下，试样中的细长薄片状析出相变多、粗化的现象一致.2XXX系铝合金强化主要靠细小弥散分布的强化相，试验中2024铝合金型材晶内的主要析出相为S ′ （主要强化相）+θ ′ （θ）.试验结果表明，随着时效时间的延长和时效温度的升高，S ′ +θ ′ （θ）相粗化，并且密度减小，导致试验合金的屈服强度及塑性降低.当进行190 ℃×9 h时效后，试验合金的屈服强度均保持在较高的水平，析出相以长棒状为主，且细小弥散.当时效温度提高到195～200 ℃时，随时效时间的延长，试验合金的屈服强度逐渐降低，棒状析出物数量减少、粗化，细长薄片状析出物数量增多，晶内析出相主要是S ′ +θ ′ ，由于时效温度较高，导致析出相形核及长大速度明显加快，200 ℃时效9 h，析出相明显粗化，因而屈服强度低于190 ℃时效后.3 结论（1） 2024铝合金型材T62热处理制度为：（490～505）℃×（20～40）min+（185～195）℃×（8～14）h，该制度下型材的性能最为理想，其屈服强度、抗拉强度和伸长率分别为377、481 MPa和11.0%.（2）主要强化相是细小弥散分布的正交结构长棒状析出相Al2CuMg，即S（或S ′ ）相；次要强化相是细长薄片状析出相Al2Cu，即θ（或θ ′ ）相.这两种相的共同存在，使得材料的屈服强度均保持在较高的水平.参考文献：[1] 陈高红，刘洲，陈军洲，等.2024铝合金转动制件的失效分析[J].金属热处理，2013，38（5）：118-122.[2] 李晗.2024铝合金薄板的热处理工艺与性能的研究[D].西安：西北工业大学，2007.[3] 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腐蚀环境对2024-T62铝合金疲劳性能的影响
叶远珩;柳星;慕仙莲;张红飞;何卫平
【期刊名称】《环境技术》
【年(卷),期】2024(42)5
【摘要】为定量评估腐蚀损伤对2024-T62铝合金高周疲劳性能的影响,开展不同预腐蚀时间下的铝合金材料腐蚀疲劳试验,计算了给定特征疲劳寿命N=10^(5)对应的疲劳DFR值,绘制特征寿命的预腐蚀影响系数曲线。

得到了铝合金漏斗形试样在预腐蚀192h后的DFR强度为197MPa,预腐蚀影响系数为0.75,不同预腐蚀时间下铝合金材料的S-N曲线。

研究表明,2024-T62铝合金疲劳性能随着预腐蚀时间的增加而显著降低,预腐蚀初始阶段对材料疲劳性能影响更明显,盐水环境会促进合金薄板裂纹的萌生与扩展。

【总页数】7页(P84-90)
【作者】叶远珩;柳星;慕仙莲;张红飞;何卫平
【作者单位】中国特种飞行器研究所结构腐蚀防护与控制航空科技重点实验室【正文语种】中文
【中图分类】V19
【相关文献】
1.腐蚀环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响
2.油箱积水环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响
3.盐水环境对预腐蚀铝合金腐蚀疲劳性能的影响
4.2024-T62铝
合金涂层外场腐蚀环境下电化学性能研究5.腐蚀环境对6A01-T5铝合金焊接接头疲劳性能的影响
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