在不同应力幅下（60%σ_s，70%σ_s，80%σ_s，90%σ_s，σ_s为试验合金屈服强度）对7075-T651铝合金进行了应力控制下的疲劳试验，研究了其循环应变响应，观察了疲劳断口形貌、表面损伤形貌以及显微组织，分析了疲劳裂纹的萌生及扩展机制。结果表明：试验合金中析出了微米级的Al₇Cu₂Fe颗粒、纳米级的η'（MgZn₂）相和尺寸较大的η（MgZn₂）相，此外，还存在尺寸为3~10 nm的细小球状GP区；在较高应力幅（80%σ_s，90%σ_s）控制下，试验合金表现出先软化后硬化直至断裂的疲劳行为，而在较低应力幅（60%σ_s，70%σ_s）下则先软化后明显硬化并趋于稳定；试验合金主要发生微孔聚集韧窝型断裂，在较高应力幅下，裂纹源位于粗大夹杂物Al₇Cu₂Fe和第二相MgZn₂处，位错大量缠结，而在低应力幅下，裂纹源位于基体轻微撕裂处，位错形态为分散的短或长直位错线。

所属栏目

试验研究国家自然科学基金资助项目（51201054）；国家51批博士后面上基金资助项目（2012M511400）；教育部博士点基金资助项目（20120111120030）；安徽省科技攻关计划项目（1301021006）

收稿日期

2016/3/162017/3/21

作者单位

陈涛:合肥工业大学材料科学与工程学院, 合肥 230009
赵路远:合肥工业大学材料科学与工程学院, 合肥 230009
李慧:合肥工业大学材料科学与工程学院, 合肥 230009
黄俊:合肥工业大学材料科学与工程学院, 合肥 230009合肥工业大学安徽省有色金属材料与加工工程实验室, 合肥 230009
吴玉程:合肥工业大学材料科学与工程学院, 合肥 230009合肥工业大学安徽省有色金属材料与加工工程实验室, 合肥 230009

备注

陈涛(1989-),男,河南信阳人,硕士研究生

引用该论文:

CHEN Tao,ZHAO Luyuan,LI Hui,HUANG Jun,WU Yucheng.Fatigue Fracture Behavior of 7075-T651 Aluminum Alloy under Stress Control[J].Materials for mechancial engineering,2017,41(7):1～5
陈涛,赵路远,李慧,黄俊,吴玉程.应力控制下7075-T651铝合金的疲劳断裂行为[J].机械工程材料,2017,41(7):1～5

参考文献

【1】

李成功,巫世杰,戴圣龙,等. 先进铝合金在航空航天工业中的应用与发展[J]. 中国有色金属学报,2002,12(3):14-21.

【2】

姬浩,刘国光. 孔挤压强化对7A85铝合金锻件组织和疲劳性能的影响[J]. 机械工程材料,2015,39(6):25-28.

【3】

刘大海,谢永鑫,黎俊初,等. 7075铝合金蠕变时效成形工艺参数对回弹的影响[J]. 机械工程材料,2015,39(12):5-8.

【4】

DURSUN T, SOUTIS C. Recent developments in advanced aircraft aluminium alloys[J]. Materials and Design, 2014, 56(4):862-871.

【5】

CHEN K H, FANG H C, ZHANG Z, et al. Effect of Yb, Cr and Zr additions on recrystallization and corrosion resistance of Al-Zn-Mg-Cu alloys[J]. Materials Science and Engineering A, 2008, 497(1):426-431.

【6】

DIXITA M, MISHRA R S, SANKARAN K K. Structure-property correlations in Al 7050 and Al 7055 high-strength aluminum alloys[J]. Materials Science and Engineering A, 2008, 478(1/2):163-172.

【7】

王仁智,周培远. 疲劳失效分析[M]. 北京:机械工业出版社,1987.

【8】

MERATI A, EASTAUGH G. Determination of fatigue related discontinuity state of 7000 series of aerospace aluminum alloys[J]. Engineering Failure Analysis, 2007, 14(4):673-685.

【9】

周昆,李云卿. Al-Zn-Mg-Cu合金应变疲劳行为及位错结构演变[J]. 中国有色金属学报,1997,7(4):79-83.

【10】

BECKER H, DOPITA M, STRÁSKÁ J, et al. Microstructure and properties of spark plasma sintered Al-Zn-Mg-Cu alloy[J]. Acta Physica Polonica A, 2015, 128(4):602-605.

【11】

WU L M, SEYRING M, RETTENMAYR M, et al. Characterization of precipitate evolution in an artificially aged Al-Zn-Mg-Sc-Zr alloy[J]. Materials Science and Engineering A, 2010, 527(4):1068-1073.

【12】

蒋建辉,郑子樵,唐娟,等. 单级时效7056铝合金的显微组织与性能[J]. 机械工程材料,2013,37(4):69-74.

【13】

BIRBILIS N, CAVANAUGH M K, BUCHHEIT R G. Electrochemical behavior and localized corrosion associated with Al₇Cu₂Fe particles in aluminum alloy 7075-T651[J]. Corrosion Science, 2006, 48(12):4202-4215.

【14】

JIN Y, CAI P, WEN W, et al. The anisotropy of fatigue crack nucleation in an AA7075 T651 Al alloy plate[J]. Materials Science and Engineering A, 2014, 622:7-15.

【15】

YAMADA H, TSURUDOME M, MIURA N, et al. Ductility loss of 7075 aluminum alloys affected by interaction of hydrogen, fatigue deformation, and strain rate[J]. Materials Science and Engineering A, 2015, 642:194-203.

【16】

DONNELLY E, NELSON D. A study of small crack growth in aluminum alloy 7075-T6[J]. International Journal of Fatigue, 2002, 24(11):1175-1189.

【17】

SRIVATSAN T S, ANAND S, SRIRAM S, et al. The high-cycle fatigue and fracture behavior of aluminum alloy 7055[J]. Materials Science and Engineering A, 2000, 281(1/2):292-304.

【18】

DUMONT D, DESCHAMPS A, BRECHET Y. A model for predicting fracture mode and toughness in 7000 series aluminium alloys[J]. Acta Materialia, 2004, 52(9):2529-2540.

【19】

CLEMENT P, ANGELI J P, PINEAU A. Short crack behavior in nodular cast iron[J]. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, 2007, 7(4):251-265.