热处理对Al-Zn-Mg—Sc-Zr合金的显微结构及疲劳裂纹扩展行为的影响

摘要

本文采用电子背散射衍射（EBSD）、透射电子显微分析（TEM）、扫描电子显微分析（SEM）、室温拉伸性能测试和疲劳裂纹扩展测试的方法研究了4种时效处理（欠时效、峰时效、过时效和双级时效）对Al-Zn—Mg—Sc—Zr合金的显微组织和疲劳裂纹扩展行为的影响。结果表明：合金中的Al3（Sc，Zr）粒子能显著地细化合金晶粒、提升拉伸性能和抗疲劳裂纹扩展性能。其中，欠时效样品和双级时效样品的平均晶粒尺寸分别为4．9473μm和4．1257μm，峰时效处理后样品达到最高的屈服强度和抗拉强度（561MPa和581MPa）。基于Lain模型和Griffith理论，本文研究了合金在Paris区域中的裂纹扩展速率、裂纹曲折与分又、裂纹钝化与裂纹的沿晶和穿晶扩展行为。结果表明，欠时效样品表现出最佳的抗疲劳裂纹扩展性能，其裂纹路径最为曲折、裂纹分又最多。在高速扩展区域中，所有样品的疲劳裂纹扩展速率均和屈服强度负相关。