超高強鋁合金蠕變壽命研究.pdf

1、X鋁合金是國內(nèi)研制的一種超高強鋁合金，廣泛應(yīng)用于航空、航天等領(lǐng)域。作為專用機械的主要結(jié)構(gòu)件材料，用戶要求它在工況條件下的使用壽命長于15年。因為該鋁合金的工作環(huán)境屬于廣義的蠕變環(huán)境，所以必須對該超高強鋁合金的蠕變壽命進行系統(tǒng)的研究與評估。 本課題分別應(yīng)用古典材料力學和斷裂力學理論研究了超高強鋁合金的蠕變壽命。采用標準試樣進行了蠕變試驗，得到了超高強鋁合金工況下的蠕變極限；采用成品鋁筒試樣進行了持久試驗，得到了超高強鋁合金工況下的

2、持久強度；采用帶缺口的鋁筒試樣進行了試驗，得到了超高強鋁合金蠕變斷裂的門檻應(yīng)力強度因子，估算了其安全運行的損傷容限。 試驗結(jié)果表明：（1）超高強鋁合金在40℃下使用15年后蠕變總應(yīng)變?yōu)?.5％所對應(yīng)的蠕變極限為σ40150％（15年）=495MPa；當工作應(yīng)力σ<495MPa時，在15年內(nèi)總應(yīng)變≤1.5％，不會出現(xiàn)蠕變損傷及蠕變斷裂。（2）超高強鋁合金圓筒持久試驗時，斷裂時間t隨外加應(yīng)力橢變化規(guī)律為σ=17.90lnt+717.

3、18。40℃時90％置信度下的持久強度為σ4015年（90％）=508MPa±12MPa。當工作應(yīng)力σ<496MPa時，鋁筒在工況下使用15年不會發(fā)生蠕變斷裂。（3）缺口鋁筒試樣在40℃、空氣中蠕變斷裂的門檻應(yīng)力強度因子為Kth=16MPa·m1/2。外表面劃傷、內(nèi)表面裂紋以及內(nèi)部缺陷的裂紋容限a*c分別為0.18mm、0.24.mm、0.42mm，表面劃傷比內(nèi)壁裂紋以及內(nèi)部缺陷更危險，裂紋容限最小。工況條件下，鋁筒可以安全使用15年。