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分析船用铝板的疲劳和断裂性能

2021-10-21 15:30:41

金属材料5052船用铝板的疲劳和断裂性能对其船用铝板制品的安全使用寿命具有十分重要的影响。随着线弹性和弹塑性断裂力学的发展,以及破损安全设计原则在实际生产中的应用,人们对结构材料,特别是对高强合金的疲劳和断裂韧性的重要性的认识也更加清晰。

目前,疲劳强度及断裂韧性已经和常规强度及抗蚀性并列为铝合金的四项主要考核指标,只有在这几方面都能满足设计和使用要求时,才称得上具备了良好的综合性能。

铝合金的显微组织由基体和各种性质的二相构成。根据现有实验结果,其中与疲劳和断裂韧性关系比较密切的有以下几方面:

(1)组织中尺寸较大的难溶性硬相质点,它们主要是含Fe、Si等组元的杂质相,也包括一些热处理中未溶解  定于合金的成分、纯度以及铸锭的凝固速强化相,这种粗大硬相质点,其数量和分布主要决定于合金的成分、纯度以及铸锭的凝固速度。

(2)中等尺寸的硬相质点,尺寸为0.01-0.5μm,通常是富含Mn、Cr、Zr等元素的金属间化合物。这类组元在铝锭结晶后大多以过饱和形式固溶在基体内,均匀化及热加工时析出,故尺寸比一类质点小。其形态分布特点则主要取决于均匀化退火和压力加工制度。

(3)细小的时效沉淀相,尺寸为0.0-0.5pm。如高强铝合金中的S相和高强铝合金中的n相。沉淀相结构受5052铝板合金成分及热处理(包括形变热处理)的控制。

(4)基体的晶粒结构,包括晶粒尺寸、形态、晶界性质及晶内位错结构等。

(5)合金中的钠和氢的含量对合金的断裂有很大的影响,增加氢脆和钠脆的现象,使合金变脆。此外,夹杂和氧化膜对5052铝板合金的断裂的影响更大,因此要获得良好的疲劳强度及断裂韧性,必须要保证合金具有良好的冶金质量。


船用铝板

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